반도체 결정의 제조공정에 대하여

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반도체 결정의 제조공정에 대하여

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본문내용

(1) 시작시료
Si 결정에 사용되는 천연의 재료는 SiO2 이다. SiO2를 환원시키기 위해 불꽃을 사용하는 도가니에서 매우 높은 온도(~1800℃)로 코크상태로 된 탄소와 반응시킨다.
SiO2 + 2C → Si + 2CO
이것은 철과 알루미늄, 그리고 무거운 금속과 같은 불순물이 몇 백에서 몇 천 ppm 수준으로 함유된 MGS를 구성한다. MGS는 Si을 사용해 스테인레스강을 만드는 것과 같은 야금술적인 응용에는 충분할 정도로 깨끗한 반면 전기적인 응용에 적합할 만큼 충분히 순수하지는 않다. 또한 단결정도 아니다. 반도체에 사용되는 품질의 Sidl나 전기적인 응용에 사용되는 품질의 Si(EGS)을 제작하기 위해 MGS는 훨씬 더 정제되어 불순물 수준이 ppb 수준으로 줄여진다. 이것은 끓는점이 32℃인 액체로 된 SiHCl3를 형성하기 위해 다음 반응식에 의해 MGS를 건식 HCl과 반응시키는 과정을 포함한다.
Si + 3HCl → SiHCl3 + H2
부분증류법을 이용하여 불순물로부터 순수한 SiHCl3를 분리할 수 있다. 그리고 나서 SiHCl3를 수소와 반응시켜 높은 순도의 EGS로 변환시킨다.
2SiHCl3 + 2H2 → 2Si + 6HCl
(2) 단결정 주괴의 성장
고순도 이긴 하지만 다결정인 EGS는 단결정 Si 주괴나 공으로 변환되어야 한다.

참고 자료

고체전자공학 (사이텍미디어) - BEN G. STREETMAN 저