SiO 2 + 2C Si + 2CO Кварц, кварциты, кварцевый песок 96-99% SiO 2 Кокс, нефтекокс, древесный уголь Восстановление в электродуговой печи (t>2000°C) Технический кремний 96-99% Si

Мировое производство технического кремния – более 1 млн. тонн. Производство технического кремния в России – более 250 тыс. тонн. Области применения технического кремния Металлургия (~50%) Производство ферросплавов и силуминов Электроника (~5%) Производство полупроводникового кремния Химия (~45%) Производство кремнийорганических соединений и силицидов

Технический кремний Si + 3HCl SiHCl 3 + H 2 Разделение / Ректификация Высокочистый трихлорсилан SiHCl 3 + H 2 = Si + 3HCl Высокочистый поликристаллический кремний Трихлорсилан - сырец Отходящие газы: SiHCl 3, SiCl 4, HCl, H 2

Кремний технический 3SiCl 4 + 2H 2 + Si 4SiHCl 3 2SiHCl 3 SiCl 4 + SiH 2 Cl 2 2SiH 2 Cl 2 SiCl 4 + SiH 4 Моносилан - сырец Ректификация Высокочистый моносилан Трихлорсилан SiH 4 Si + 2H 2 Высокочистый поликремний SiCl 4 и H 2 возвращаются в процесс

Смесь порошков SiO 2 и Mg SiO 2 + 4Mg Mg 2 Si + 2MgO Mg 2 Si + 4NH 4 Cl SiH 4 + 2MgCl 2 + 4NH 3 Моносилан - сырец Ректификация моносилана Высокочистый моносилан Силицид магния SiH 4 Si +2H 2 Высокочистый поликремний жидк. NH 3 t

Кварцевое сырье чистота > 99,99% Углеродная сажа чистота > 99,99% Требуется специальная подготовка сырьевых материалов Восстановление в электродуговой печи Технический кремний чистота > 99,99% Вместо углерода можно использовать металлы: Al, Mg, Zn Финишное рафинирование Солнечный кремний чистота > 99,999% Процесс реализуется в пилотном производстве ПКК высокой чистоты фирмой «Solsilc Development Co» (Нидерланды) Разработчики процесса в России ИНХ СО РАН (Новосибирск) ИГХ СО РАН (Иркутск)

Смесь порошков -кремний (чистота 98%) --диоксид кремния (чистота 99,9%) SiO 2 + Si 2SiO SiO + H 2 Si + H 2 O Кремний (порошок) чистота 99,99% Финишная очистка и переплав в гранулы Гранулированный кремний чистотой 99,999% Монооксид кремния чистота 99,99%

Примесь Содержание примеси, ppm Степень очистки Исходная смесь Монооксид кремния Al Fe Mn Cr700,4175 Ni60230 Cu800,990

Технический кремний Плавление кремния 1-я направленная кристаллизация Плавление кремния Обработка активными газами (парами H 2 O в аргоновой плазме) 2-я направленная кристаллизация Вакуумная дистиляция (электронно-лучевая обработка) Высокочистый поликремний Технология JFE Steel (Япония)

Технология Elkem ASA (Норвегия) Технический кремний Плавление кремния Кристаллизация расплава Измельчение кремния (размол) Кислотное выщелачивание порошка (HCl, HF и их смеси) Плавление порошка Обработка силикатными шлаками (расплавами оксидов Ca, Mg, Al) Высокочистый поликремний Направленная кристаллизация

Поликремний высокой чистоты Выращивание слитка монокристалла Резка слитка на пластины и травление пластин Шлифовка пластин и травление Полировка пластин Калибровка слитка и формирование базового и дополнительного срезов Пластины для изготовления ИС Толщина пластин Ø 150 мм – 650мкм Толщина активного слоя – 5-10 мкм От исходного поликремния доля в активном слое составляет ~ 0,1-0,2%

Спасибо за внимание