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Présentation1

  1. 1. Source de silicium • La silice est un composé chimique (SiO2.). • Le silicium (Si) est un élément de la famille des cristallogènes. • C'est l'élément le plus abondant sur la Terre après l'oxygène (27,6%). Il n'existe pas à l'état libre mais sous forme de dioxyde : • - la silice (dans le sable, le quartz, la cristobalite, ...) • - les silicates (dans les feldspath, la kaolinite, …) • Le silicium existe essentiellement sous forme oxydée et nécessite d’une part d’etre réduit et d’autre part d’etre purifié afin d’obtenir un matériau dit de qualité electronique ou EGS (Electronic Grade Silicon)
  2. 2. le démarche va consister dans un premier temps à obtenir du silicium de qualité métallurgique MGS (Metallurgic Grade Silicon) puis de purifier le matériau pour atteindre la pureté requise ou électronique EGS Réduction de la silice La première étape consiste à effectuer une électrolyse dans un four à arc pour atteindre des températures suffisantes permettant de fondre la silice .le SiO2 est mélangé à du carbone .en pratique l’ectrode est en graphite et consommée par l’arc electrique.la réaction bilan est la suivante sachant qu’en réalité elle résulte d’un grand nombre des réactions chimiques intermédiaires : SiC(liquide)+SIO2(liquide)Si(liquide)+SiO(gaz)+CO(gaz)
  3. 3. Apres cette opération ,le silicium obtenu a une pureté de 98%,il faut donc le purifier encore de plusieurs ordres de grandeur pour obtenir du matériau pour la microélectronique Purification de silicium il s’agit en partant de silicuim metallurgique de faire une purification chmique .une des methodes consiste à faire une distilation à partir d’un produit ,liquide à temperature ambiante ,qui contient le silicium .une possibilté consiste à fabriquer un halogénure de silicium.des nombreux procedes ont été developpés par des différents producteurs mondiaux de silicium basés sur le tetrachlorosilane(SiCl4),le dichlorosilane (SiH2Cl2),ou le trichlorosilane (SIHCl3).d’autres techniques sont basés sur la tetrafluorosilane (SiF4) ou la tetraiodure de silicium (SiI4)
  4. 4. • L’exemple choisi concerne la fabrication de trichlorosilane par pulverisation de silicium reagissant avec le gaz de chlorure d’hydrogene (HCL ou acide chlorodrique ) suivant la reaction : Si(solide)+3HCl(gaz)----300°C-- SiHCl(gaz)+H2(gaz) la reaction avec le chlore permet une première purification puisque par exemple des pecipites chlorés de métaux ne sont pas melangés au trichlorosilate .une distillation alors permet une purification supérieure La trichlorosilate purifié est ensuite reduit pour reonner de silicium dans un réacteur présenté figure suivante .la reaction chimique bilan est la suivante : SiHCl3 (gaz) + H2 (gaz)  Si (solide) + 3HCl (gaz)
  5. 5. Le procédé est dance cas identique à depot chimique en phase vapeur (CVD) ,à partir d’un germe d’un tres longs tubes ,on dépose progressivement le silicium.on obtient des lingots en structure polycristalline jusqu’à 20cmde diametre .la purité obtenue est de l’ordre du ppm,soit des concentrations equivalentes de l’ordre de 10^16 cm^-3

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