高纯度二氧化硅有多丰富?

Question

硅常被吹捧为地壳中含量第二丰富的元素。然而，当考虑到制造半导体晶圆所需的高纯度二氧化硅的丰度时，这可能会产生误导。

为了用于制造半导体，天然二氧化硅的纯度需要达到什么水平?它在地壳中的含量有多少?

Answer 1

引用自:Haus R.， Prinz S.， Priess C.(2012)高纯石英资源的评估。参见:Götze J.， Möckel R.(编)石英:矿床、矿物学和分析。施普林格地质学。b施普林格，柏林，海德堡。https://doi.org/10.1007/978-3-642-22161-3_2

为了用于制造半导体，天然二氧化硅的纯度需要达到什么水平?

尽可能高。

…高纯度石英，总杂质水平低于20ppm…

20 PPM意味着二氧化硅的纯度必须达到99.998%。在自然界中很难找到如此纯净的二氧化硅。

更具体地说:

关于可容忍限值的具体要求因行业而异。在灯管和光学工业中，精炼石英精矿中的铝含量不应超过20ppm，其他金属含量应低于1ppm，总杂质含量应低于30ppm。对于半导体基材和坩埚，铝的含量应更低，规定低于10ppm，其他金属低于0.1 ppm，总杂质不超过15ppm。

光伏工业中使用的太阳能硅原料的硼和磷含量通常应该在ppm以下，因为这些元素最难去除，而且会对太阳能电池的性能产生负面影响(Geerligs等人，2002年)。

对于微电子应用，例如在环氧树脂成型化合物中，铀和钍，两者都负责α辐射的软误差，应小于2 ppb，在低α应用中，甚至小于0.5 ppb。

Answer 2

二氧化硅是二氧化硅，沙子是它最丰富的可用来源。“化石沙”包含各种其他岩石和碎化石等。地球上最丰富的两种岩石，花岗岩和玄武岩。但石英是最丰富的来源，总纯度为90%以上。