Neden Saflık Belirleyici Özelliktir?
Araştırmada silikon sıklıkla bir referans malzeme olarak, bir substrat olarak, ince film biriktirme için bir hedef olarak veya bir kristal büyüme deneyinde yük olarak kullanılır ve her durumda bilinmeyen bir safsızlık seviyesi deneyin değerini yok eder. Bor ve fosfor, direnci milyarlarca parça seviyesinde büyük mertebelerde değiştiren katkı maddeleridir ve geçiş metalleri, rekombinasyon merkezleri olarak görev yapan derin seviyeler sağlar. Isıl işlem sırasında oksijen ve karbon çökelir ve kusurlara neden olur. Bu nedenle, birinci sınıf bir malzeme yalnızca toplam silikon içeriğiyle değil, aynı zamanda her bir kritik elementin maksimum konsantrasyonuyla da belirlenir ve bu sınırları göstermek için kullanılan analiz yöntemi, spesifikasyonun bir parçasıdır.
Saflık Seviyeleri ve Sınıf İsimlendirmesi
Silikon saflığı genellikle N kuralıyla tanımlanır; burada 4N, yüzde 99,99 ve 5N, yüzde 99,999 anlamına gelir. Metalurjik dereceli malzeme 2N civarındadır, silikonlar ve güneş enerjisi hammaddeleri için kullanılan kimyasal olarak rafine edilmiş kaliteler rotaya bağlı olarak 3N ile 6N arasındadır ve elektronik dereceli polisilikon 9N ila 11N'ye ulaşır. Bir laboratuvarın elektronik kalitede saflığa ihtiyacı olmayabilir, ancak safsızlıkları müdahale etmeyecek kadar düşük olan ve bir sertifikada belirtilen bir malzemeye ihtiyacı vardır. Kontrollü bor, fosfor, karbon ve metalik safsızlık limitleriyle 4N ve 5N olarak tanımlanan kaliteler çoğu araştırma uygulamasını kapsar ve topaklar, granüller, toz halinde ve tek kristal veya polikristal formda mevcuttur.
Yüksek Saflıkta Silikon Nasıl Üretilir?
Ultra saf silikon genellikle metalurjik sınıf silikondan kimyasal bir yolla elde edilir. Siemens işlemi, silikonu triklorosilan'a dönüştürür ve buhar fazından yüksek saflıkta silikon biriktirir ve akışkan yatak yolu, benzer şekilde granüler polisilikon üretir. Bölge arıtma, artık yabancı maddeleri silikon çubuğun bir ucuna itmek için kullanılır ve özellikle uygun ayrışma katsayılarına sahip elemanların çıkarılmasında etkilidir. Tek kristaller daha sonra Czochralski veya yüzdürme bölgesi yöntemiyle büyütülür; yüzdürme bölgesi tekniği, erimiş bölge bir potaya temas etmediğinden en yüksek saflığı verir. Kullanılan rota safsızlık profilini belirler; bu nedenle araştırma alıcısı, malzemeyi hangi sürecin ürettiğini ve sonuçta ortaya çıkan analizin ne gösterdiğini doğrulamalıdır.
Doping, Tutarlılık ve Tedarik Formu
Birçok deney, tanımlanmış bir iletkenlik tipine ve dirence sahip silikon gerektirir; bu, belirtilen bir bor veya fosfor seviyesi ve bir tolerans bandı ile kasıtlı olarak katkılı malzeme anlamına gelir. Katkılı malzeme normalde belirtilen direnç ve katkıyla birlikte sağlanır ve tolerans, hedef değer kadar önemlidir çünkü geniş bir dağılım, deneyler arasındaki karşılaştırmayı güvenilmez hale getirir. Lotlar arasındaki tutarlılık, uzun süren programlar için kritik öneme sahiptir; bu nedenle, bir laboratuvar ya tek bir büyük lot satın almalı ve onu uygun şekilde saklamalı ya da ardışık teslimatlarda tekrarlanabilir analizler gösterebilen bir tedarikçiyi nitelendirmelidir. Fiziksel biçim de önemlidir: eritme için topaklar, yükleme için granüller, reaksiyon çalışması için toz ve elektriksel ölçüm için levhalar veya çubuklar ve yüzey durumu ve ambalaj, malzemeyi kirlenmeden korumalıdır.
Araştırma Sınıfı Silikonun Belirlenmesi ve Kullanılması
Bir spesifikasyonda saflık derecesi, bor, fosfor, karbon, oksijen ve ana metallerin maksimum konsantrasyonu, ilgili olduğu yerde katkı maddesi tipi ve direnç, fiziksel biçim ve boyut ve kullanılacak analitik yöntem belirtilmelidir. Alıcılar, gerçek parti için bir analiz sertifikası ve kritik işler için bağımsız doğrulama için saklanan bir numune talep etmelidir. Kullanım, spesifikasyon kadar önemlidir, çünkü silikon, taşıma aletlerinden, ambalajdan ve ortam neminden kaynaklanan kirliliği toplar. Malzeme temiz, kuru bir yerde, orijinal ambalajında saklanmalı, temiz alet ve eldivenlerle kullanılmalı ve depolama sırasında yüzeyin bozulmaması için dağlama gibi yüzey işlemleri kullanımdan hemen önce yapılmalıdır.
Sıkça Sorulan Sorular
S: Araştırma için neden yüksek saflıkta silikona ihtiyaç duyulur?
Eser miktarda bor, fosfor ve metaller direnci, kusur davranışını ve reaksiyon sonuçlarını değiştirdiğinden, bilinmeyen bir safsızlık seviyesi deneysel sonuçları güvenilmez ve tekrarlanamaz hale getirir.
S: Silikon saflığı açısından 4N ve 5N ne anlama geliyor?
Toplam silikon içeriğini sırasıyla yüzde 99,99 ve yüzde 99,999 olarak tanımlıyorlar ve pratikte spesifikasyon aynı zamanda bor ve fosfor gibi bireysel kritik elementleri de sınırlıyor.
S: Ultra saf silikon nasıl üretilir?
Metalurjik sınıf silikon, triklorosilan gibi uçucu bir bileşiğe dönüştürülür ve yüksek saflıkta silikon olarak biriktirilir, ardından bölge rafinasyonuyla daha da rafine edilir ve gerektiğinde tek kristal halinde büyütülür.
S: Bölge arıtma ne için kullanılır?
Erimiş bir bölgeyi silikon çubuğun üzerinde hareket ettirerek artık yabancı maddeleri silikon çubuğun bir ucuna doğru süpürür ve özellikle katı ve sıvı silikon arasında güçlü bir şekilde ayrılan elementler için etkilidir.
S: Partiden partiye tutarlılık neden önemlidir?
Uzun araştırma programları, sonuçları zaman içinde karşılaştırır, dolayısıyla partiler arasındaki safsızlık seviyesindeki bir değişiklik, deneysel bir etkiyle karıştırılabilecek bir değişkeni ortaya çıkarır.
S: Bir araştırma spesifikasyonu neleri içermelidir?
Saflık derecesi, bor, fosfor, karbon, oksijen ve metallere ilişkin sınırlar, katkı maddesi türü ve ilgili olduğu yerde direnç, fiziksel biçim ve boyut ve doğrulama için analitik yöntem.