半导体硅材料
半导体硅材料(semiconductor silicon)是最主要的元素半导体材料，包括硅多晶、硅单晶、硅片、硅外延片、非晶硅薄膜等，可直接或间接用于制备半导体器件。
半导体硅材料基本信息
| 中文名称 | 半导体硅材料 | 外文名称 | semiconductor silicon |
|---|---|---|---|
| 用途 | 制备半导体器件 | 丰度 | 27.7% |
结晶态硅材料的制备方法通常是先将硅石(SiO2)在电炉中高温还原为冶金级硅(纯度95%~99%)，然后将其变为硅的卤化物或氢化物，经提纯，以制备纯度很高的硅多晶。包括硅多晶的西门子法制备、硅多晶的硅烷法制备。在制造大多数半导体器件时，用的硅材料不是硅多晶，而是高完整性的硅单晶。通常用直拉法或区熔法由硅多晶制得硅单晶。
世界上直拉硅单晶和区熔硅单晶的用量约为9:1，直拉硅主要用于集成电路和晶体管，其中用于集成电路的直拉硅单晶由于其有明确的规格，且其技术要求严格，成为单独一类称集成电路用硅单晶。区熔硅主要用于制作电力电子元件，纯度极高的区熔硅还用于射线探测器。硅单晶多年来一直围绕着纯度、物理性质的均匀性、结构完整性及降低成本这些问题而进行研究与开发。
材料的纯度主要取决于硅多晶的制备工艺，同时与后续工序的玷污也有密切关系。材料的均匀性主要涉及掺杂剂，特别是氧、碳含量的分布及其行为，在直拉生长工艺中采用磁场(见磁控直拉法单晶生长)计算机控制或连续送料，使均匀性得到很大改善;对区熔单晶采用中子嬗变掺杂技术，大大改善了均匀性。在结构完整性方面，直拉硅单晶早已采用无位错拉晶工艺，目前工作主要放在氧施主、氧沉淀及其诱生缺陷与杂质的相互作用上。
氧在热处理中的行为非常复杂。直拉单晶经300~500℃热处理会产生热施主，而经650℃以上热处理可消除热施主，同时产生氧沉淀成核中心，在更高温度下处理会产生氧沉淀，形成层错和位错等诱生缺陷，利用这些诱生缺陷能吸收硅中有害金属杂质和过饱和热点缺陷的特性，发展成使器件由源区变成"洁净区"的吸除工艺，能有效地提高器件的成品率。
对硅单晶锭需经切片、研磨或抛光(见半导体晶片加工)后，提供给器件生产者使用。
某些器件还要求在抛光片上生长一层硅外延层，此种材料称硅外延片。
非晶硅材料具有连续无规的网格结构，最近邻原子配位数和结晶硅一样，仍为4，为共价键合，具有短程有序，但是，键角和键长在一定范围内变化。由于非晶硅也具有分开的价带和导带，因而有典型的半导体特性，非晶硅从一晶胞到另一晶胞不具有平移对称性，即具有长程无序性，造成带边的定域态和带隙中央的扩展态，非晶硅属亚稳态，具有某些不稳定性。其制备方法有辉光放电分解法等(见太阳电池材料)。
半导体硅材料造价信息
硅为周期表中Ⅳ族元素。在地壳中主要以二氧化硅和硅酸盐形式存在。丰度为27.7%，仅次于氧。硅的原子量为28.05，25℃下密度为2.329g/cm3，具有灰色金属光泽，较脆，硬度6.5Mohs，稍低于石英。熔点1410℃，在熔点时体积收缩率9.5%。常温下硅表面覆盖一层极薄氧化层，化学性质不活泼。
高温下与氧反应生成无定形二氧化硅层，在器件工艺中常用半作掩蔽层和隔离层。硅不溶于酸，但溶于HNO3。和HF的混合溶液中，常用这种溶液作腐蚀液。硅稍溶于加温的碱溶液中，还可采用等离子腐蚀技术来腐蚀硅。硅有结晶态和非晶。常温下硅单晶介电系数11.7，对光具有高的折射率(n=3.42)，反射损失较大，涂以适当减反射膜可大大提高透过率。硅中的杂质会引起光的吸收，氧和碳的吸收带在室温下分别位于1107和607cm-1处。
半导体硅材料常见问题
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请问有需要吗！
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半导体材料（semiconductor &n...
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常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体...
半导体硅材料文献
我国半导体硅材料工业的现状及其对发展的几点看法
综述了近年来我国硅材料工业的发展状况,提出了加强投资、提高效益、开拓市场等进一步加快发展的设想。
我国半导体硅材料工业的现状及其对发展的几点看法
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《半导体硅材料基础》系统地介绍了半导体硅材料的基本性质、与半导体晶体材料相关的晶体几何学、能带理论、微电子学方面的基础理论知识，系统地介绍了作为光伏技术应用的硅材料的制备基础理论知识，为系统学习多晶硅生产技术和单晶硅及硅片加工技术奠定理论基础，是硅材料技术专业的核心教材。
《半导体硅材料基础》可作为高职高专硅材料技术及光伏专业的教材，同时也可作为中专、技校和从事单晶硅生产的企业员工的培训教材，还可供相关专业工程技术人员学习参考。
第1章概论1
11硅材料工业的发展1
12半导体市场及发展2
13中国扩建新建多晶硅厂应注意的问题3
本章小结5
习题5
第2章半导体材料基本性质6
21半导体材料的分类及性质6
22硅的物理化学性质8
23硅材料的纯度及多晶硅标准10
本章小结11
习题12
第3章晶体几何学基础13
31晶体结构13
32晶向指数16
33晶面指数16
34立方晶体17
35金刚石和硅晶体结构19
36倒格子22
本章小结22
习题23
第4章晶体缺陷24
41点缺陷24
42线缺陷26
43面缺陷30
44体缺陷31
本章小结32
习题32
第5章能带理论基础33
51能带理论的引入33
52半导体中的载流子35
53杂质能级36
54缺陷能级38
55直接能隙与间接能隙38
56热平衡下的载流子39
本章小结45
习题45
第6章pn结46
61pn结的形成46
62pn结的制备47
63pn结的能带结构48
64pn结的特性49
本章小结50
习题50
第7章金属半导体接触和MIS结构51
71金属半导体接触51
72欧姆接触55
73金属绝缘层半导体结构(MIS)56
本章小结57
习题57
第8章多晶硅材料的制取58
81冶金级硅材料的制取58
82高纯多晶硅的制取59
83太阳能级多晶硅的制取61
本章小结62
习题62
第9章单晶硅的制备63
91结晶学基础63
92晶核的形成65
93区熔法69
94直拉法72
95杂质分凝和氧污染80
96直拉硅中的碳85
97直拉硅中的金属杂质86
98磁拉法(MCz)89
99CCz法(连续加料法)93
本章小结96
习题97
第10章其他形态的硅材料98
101铸造多晶硅98
102带状硅材料110
103非晶硅薄膜112
104多晶硅薄膜116
本章小结118
习题119
第11章化合物半导体材料120
111化合物半导体材料特性120
112砷化镓(GaAs)122
本章小结131
习题131
第12章硅材料的加工132
121切去头尾132
122外径滚磨133
123磨定位面(槽)134
124切片136
125倒角(或称圆边)139
126研磨140
127腐蚀142
128抛光144
129清洗148
本章小结150
习题151
附录152
附录1常用物理量152
附录2一些杂质元素在硅中的平衡分凝系数、溶解度152
参考文献153
超纯水主要用于清洗硅片，另有少量用于药液配制，硅片氧化的水汽源，部分设备的冷却水，配制电镀液等。水中的碱金属（K、Na等）会使绝缘膜耐压不良，重金属（Au、Ag、Cu等）会使PN结耐压降低，III族元素（B、Al、Ga等）会使N型半导体特性恶化，V族素（P、As、Sb等）会使P型半导体特性恶化，水中细菌高温碳化后的磷（约占灰分的20%~50%）会使P型硅片上的局部区域变化为N型硅而导致器件性能变坏。水中的颗粒（包括细菌）如吸附在硅片表面，就会引起电路短路或特性变差。
超纯水设备主要用于高技术的工业生产过程，尤其是半导体这种要求较高的技术尖端行业，对水质要求非常严格。半导体用水中K+、Na+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cr6+、Mn2+等金属离子含量都要在ppb级以下，总硅小于3ppb，TOC小于50ppb，电阻率在18MΩ·cm以上，水质中及其微量的杂质原子都会对产品造成极大的影响。
半导体硅材料高纯水设备的使用原理：
1、水进入EDI系统，主要部分流入树脂/膜内部，而另一部分沿模板外侧流动，以洗去透出膜外的离子。
2、树脂截留水中的溶存离子。
3、被截留的离子在电极作用下，阴离子向正极方向运动，阳离子向负极方向运动。
4、阳离子透过阳离子膜，排出树脂/膜之外。
5、阴离子透过阴离子膜，排出树脂/膜之外。
6、浓缩了的离子从废水流路中排出。
7、无离子水从树脂/膜内流出。
半导体硅材料超纯水制备之深度处理系统
超纯水的深度处理工艺需要采用最有效的水处理材料和最先进的水处理单元装置，最常用的就是反渗透设备，反渗透是现代超纯水制备的核心。
超纯水处理工艺一般为：原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→保安过滤器→反渗透装置→混床→超滤设备→超纯水。
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