资源描述：
《单晶工艺样本.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。基础知识硅材料1、硅的性质与应用硅(台湾、香港称矽)是一种化学元素,它的化学符号是Si,旧称矽。原子序数14,相对原子质量28.09,有无定形和晶体两种同素异形体,同素异形体有无定形硅和结晶硅。属于元素周期表上IVA族的类金属元素。晶体硅为钢灰色,无定形硅为黑色,密度2.4g／cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于造制合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的
2、半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6％,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础,那么硅对于地壳来说,占有同样的位置,因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类;水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。可是,硅与氧、碳不同,在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质——元素。1823年,贝齐里乌斯将氟硅酸钾(K2
3、SiF6)与过量金属钾共热制得无定形硅。尽管之前也有不少科学家也制得过无定形硅,但直到贝齐里乌斯将制得的硅在氧气中燃烧,生成二氧化硅——硅土,硅才被确定为一种元素。硅被命名为silicium,元素符号是Si。硅重要的半导体材料,化学元素符号Si,电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。硅是产量最大、应用最广的半导体材料,它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。在研究和生产中,硅材料与硅器件相互促进。在第二次世界大战中,开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。所用的硅纯度很低又非单晶体。1950年制出第一只硅晶体管,提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。1952年用直拉法(CZ
4、)培育硅单晶成功。1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯又能拉制单晶。1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。纯硅,但不能满足制造晶体管的要求。1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后,氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。到1960年,用这种方法进行工业生产已具规模。硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现,不但使硅晶体管制造技术趋于成熟,而且促使集成电路迅速发展。80年代初全世界多晶硅产量已达2500
5、吨。硅还是有前途的太阳电池材料之一。用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟;无定形非晶硅膜的研究进展迅速;非晶硅太阳电池开始进入市场。硅是元素半导体。电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质,以获得所要求的导电类型和电阻率。重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质,它们的存在会使PN结性能变坏。硅中碳含量较高,低于1ppm者可认为是低碳单晶。碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅单晶氧含量在5～40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。硅具有优良的半导体电学性质。
6、禁带宽度适中,为1.21电子伏。载流子迁移率较高,电22子迁移率为1350cm/(VS),空穴迁移率为480cm/(VS)。本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×10Ωm,掺杂后电阻率可控制在10-5～107Ωm的宽广范围内,能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。热导率较大。化学性质稳定,又易于形成稳定的热氧化膜。在平面型硅器件制造中能够用氧化膜实现PN结表面钝化和保护,还能够形成金属-氧化物-半导体结构,制造MOS场效应晶体管和集成电路。上述性质使PN结具有良好特性,使硅器件具有耐高压、反向漏电流小、效率高、使用寿命长、可靠性好、热
7、传导好,并能在200℃高温下运行等优点。硅单晶的主要技术参数硅单晶主要技术参数有导电类型、电阻率与均匀度、非平衡少数载流子寿命、晶向与晶向偏离度、晶体缺陷等。导电类型:导电类型由掺入的施主或受主杂质决定。P型单晶多掺硼,N型单晶多掺磷,外延片衬底用N型单晶掺锑或砷。电阻率与均匀度拉制单晶时掺入一定杂质以控制单晶的电阻率。由于杂质分布不匀,电阻率也不均匀。电阻率均匀性包括纵向电阻率均匀度、断面电阻率均匀度和微区电阻率均匀度。它直接影响器件参数的一致性和成品率
