硅材料基础知识.doc
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1、导体:导体是很容易导电的物质,电阻率约为10-6-10-8cm,绝缘体:极不容易或根本不导电的一类物质。半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质,目前已知的半导体材料有几百种,适合工业化的重要半导体材料有:硅、锗、砷化镓、硫化镉,电阻率介于10-5-1010(少量固体物质如砷、锑、铋,不具备半导体基本特性,叫做半金属。冶金级硅(工业硅):将自然级自然界的SI02矿石冶炼成元素硅的第一步,冶金级硅分为两类:1、供钢铁工业用的工业硅,硅含量约为75%。2、供制备半导体硅用,硅含量在99.7%-99.9%,它常用作制备半导体级多晶硅的原料。多晶硅:1、改良西门子法,2、硅烷法,3、粒状硅法。改
2、良西门子法:多晶硅生产的西门子工艺,在11000C左右德高纯度硅芯上还原高纯三氯氢硅,生成多晶硅沉积在硅芯上。过程:1、原料硅破碎;2、筛分(80目)沸腾氯化制成液态的SIHCL3粗馏提纯精馏提纯氢还原棒状多晶硅破碎洁净分装。硅烷法:原料破碎筛分硅烷生成沉积多晶硅棒状多晶破碎、包装。单晶硅:硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体,不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导体,纯度要求达到99.9999%甚至达到99.9999999%用于制造半导体器件、太阳能电池等。区域熔炼法:制备高纯度、高阻单晶的方法。切克劳斯基法(直拉法):制作大规模集成电路、普通二极管和太阳能电池单晶的使用方法。硅棒外
3、径滚磨:将单晶滚磨陈完全等径的单晶锭。硅切片:硅切片是将单晶硅原锭加工成硅圆片的过程(内圆切片机刀口厚度在300-350um,片厚300-400um。线切机刀口厚度不大于200u,片最薄可达200-250u.).硅磨片:一般是双面磨,用金刚砂作原料,去除厚度在50-100u,用磨片的方法去除硅片表面的划痕,污渍和图形,提高硅片表面平整度。用内圆切片机加工的硅片一般都需要进行研磨。倒角:将硅切片的边沿毛刺、崩边等倒掉。抛光片:大规模集成电路使用的硅片。硅材料电性能的三个显著特点:1、 对温度的变化十分灵敏,当温度提高时,电阻率将大幅度下降。2、 微量杂志的存在对电子的影响十分显著,纯硅中加入百万
4、分之一的硼,电阻率就会从2.14*103下降至4*10-3。3、 半导体材料的电阻率在受到光照时会改变其数值大小。本征硅:绝对纯净没有缺陷的硅晶体称作本征硅,本征硅中导电的电子和空穴都会由于其价键破裂而产生。体内电子和空穴浓度相等。N型硅:在纯硅中掺入V族元素(如、磷、砷等),能够提供自由电子的杂质统称为施主杂质,掺入施主杂质的硅叫N型硅。以电子为多数载流子的半导体。P型硅:在纯硅中掺入III型元素(如硼)以后,具有接受电子的杂质成为受主杂质,掺入受阻杂质的硅叫做P型硅。以空穴为多数载流子的半导体。单晶:一块晶体如果从头到尾按照同一种排列重复下去叫做单晶体,多晶:许多微小单晶颗粒杂乱的排列在一
5、起称为多晶体。晶体中的缺陷:点缺陷、线缺陷、面缺陷、孪晶、旋涡、杂质条纹、堆垛层错、氧化层错、滑移线等电阻率:高能粒子探测器:要求几千乃至上万的FZ单晶。大功率整流器件:SCR(可控硅)要求3001000的FZ单晶。IC(集成电路):5-30的CZ单晶。太阳能单晶:P型(100)0.5-6的CZ单晶。少子寿命:半导体中非平衡少数载流子平均存在的时间长短,单位是US。非平衡载流子:当半导体中载流子产生于复合处于平衡状态时,由于受某种外界条件的作用,如收到光纤照射时新增加的电子空穴对,新增加的载流子叫做非平衡载流子。对P型而言,新增加的电子叫做非平衡少数载流子,新增加的空穴叫做非平衡多数载流子。N
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