[科普中國]-浮帶硅

浮帶硅（英語：Float-zone silicon）是利用垂直式區(qū)域熔煉技術所得到的高純度硅。先是1953年美國陸軍通訊兵團的科學家保羅·開克（Paul H. Keck，1908年6月28日－1963年4月8日）與馬塞爾·儒勒·埃都瓦·高萊以區(qū)域熔煉法制備出硅單晶。 后來又有1955年貝爾實驗室的Henry Theuerer改良威廉·加德納·普凡純化鍺的程序而開發(fā)出相關技術。在垂直式的區(qū)域熔煉里，熔融硅有足夠的表面張力避免爐料固液分離，如此便可不用再加裝密閉容器防止硅被污染。

介紹若欲取得高純度的硅，浮帶硅制程是柴式拉晶法的替代方案。以此法精煉之硅可以做到碳、氧等雜質(zhì)濃度極低。另一種雜質(zhì)氮可以控制微小的晶體缺陷，而且有置換型固溶強化的效果，是故在晶體的成長階段常常人為刻意滲氮保留一點點氮雜質(zhì)1。

浮帶硅受限于成長時必須控制表面張力，所以制造出來的晶圓直徑通常不超過150毫米。一條超純電子級多晶晶棒通過一環(huán)射頻加熱線圈，在該晶棒上產(chǎn)生一小段熔融區(qū)長晶。一小顆晶種置于一端以啟始晶體成長。整個制程必須在通惰性氣體或在真空腔體吹凈中進行，盡可能避免污染。因多數(shù)雜質(zhì)在硅中的平衡分離系數(shù)小于1，故雜質(zhì)往液態(tài)之熔融浮區(qū)移動被帶走。特殊摻雜技術如核心位置摻雜、小球摻雜、滲氣摻雜、中子轉(zhuǎn)化摻雜等等可以達成雜質(zhì)濃度均勻一致。

應用浮帶硅精煉出來的硅通常用在電力用半導體裝置以及光感測器或其他感測器的用途上。浮帶硅對太赫茲輻射具高通透性，故常被用來制造需要對太赫茲輻射有高通透性的光學元件如透鏡、窗等。

參見布里奇曼法

柴氏拉晶法

微下拉晶體成長法

激光加熱平臺成長

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學院工程熱物理研究所