浮帶矽

浮帶矽（英語：Float-zone silicon）是利用垂直式區域熔煉技術所得到的高純度矽。先是1953年美國陸軍通訊兵團（英語：Signal Corps (United States Army)）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（英語：Marcel J. E. Golay）以區域熔煉法製備出矽單晶。^[1] 後來又有1955年貝爾實驗室的Henry Theuerer改良威廉·加德納·普凡純化鍺的程式而開發出相關技術。在垂直式的區域熔煉裡，熔融矽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矽被汙染。

若欲取得高純度的矽，浮帶矽製程是柴式拉晶法的替代方案。以此法精煉之矽可以做到碳、氧等雜質濃度極低。另一種雜質氮可以控制微小的晶體缺陷，而且有置換型固溶強化（英語：Solid solution strengthening）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。

浮帶矽受限於成長時必須控制表面張力，所以製造出來的晶圓直徑通常不超過150公釐。一條超純電子級多晶晶棒通過一環射頻加熱線圈，在該晶棒上產生一小段熔融區長晶。一小顆晶種置於一端以啟始晶體成長。整個製程必須在通惰性氣體或在真空腔體吹淨（英語：Air purge system）中進行，盡可能避免汙染。因多數雜質在矽中的平衡分離係數小於1，故雜質往液態之熔融浮區移動被帶走。特殊摻雜技術如核心位置摻雜、小球摻雜、滲氣摻雜、中子轉化摻雜等等可以達成雜質濃度均勻一致。

應用

區域熔融法精煉出來的矽通常用在功率半導體器件（英語：power semiconductor device）以及光傳感器或其他傳感器的用途上。浮帶矽對太赫茲輻射具高通透性，故常被用來製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

參考文獻

^ Paul H. Keck and Marcel J. E. Golay，《Crystallization of Silicon from a Floating Liquid Zone》，物理評論系列2，第89集，第1297頁
^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始內容存檔於2019-12-04）.
^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始內容存檔於2015-05-20）.

參考書目

Michael Riordan & Lillian Hoddeson著，葉偉文譯，原書名《Crystal Fire: the birth of the information age》，中譯名《矽晶之火》，台北市：天下文化出版，1997年，ISBN 957-621-492-0.

[1] Paul H. Keck and Marcel J. E. Golay，《Crystallization of Silicon from a Floating Liquid Zone》，物理評論系列2，第89集，第1297頁

[2] 存档副本. [2017-02-16]. （原始內容存檔於2019-12-04）.

[3] 存档副本. [2017-02-16]. （原始內容存檔於2015-05-20）.

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