6[1].拉晶工艺及操作规程.ppt

硅材料的基本知识,陕西西京电子科技有限公司,硅的基本性质,硅是重要的半导体材料，化学元素符号Si,熔点为1420。硅的原子价主要为4价，其次为2价。硅是地壳中赋存最高的固态元素，其含量为地壳的1/4。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。硅材料资源丰富，又是无毒的单质半导体材料，较易制作大直径、无位错、低微缺陷单晶。纯净的单晶硅具有灰色金属光泽，硬而脆，是典型金刚石结构的半导体.常温下化学性质稳定，不溶于单一的强酸，易溶于碱。晶体力学性能优越，易于实现产业化,硅的光学性质,硅在室温时的禁带宽度为1.12eV,光的吸收是处于红外波段。虽然硅在可见光谱范围内是不透明的，但可被接近红外光谱频率的光线所穿透。它是一种不仅具有很高的折射系数，同时也具有极高的反射率的材料。因此硅被广泛应用在制作接近红外光谱频率的光学元件、红外探测器以及太阳能电池等用途上。,硅的热学性质,硅是具有明显的热膨胀及热传导性质的材料。当硅在熔化时其体积会缩小。相反，当硅从液态凝固时其体积会膨胀。正因如此，在采用直拉法生长晶体过程中，在收尾结束后，剩余的硅熔体冷却凝固时会导致石英坩埚破裂现象。硅具有较大的表面张力（熔点时为736mN/m2）和较小的密度（液态时为2.54g/cm3）,硅的物理性质和常数,硅的化学性质,（1）与非金属作用常温下Si只能与F2反应，在F2中瞬间燃烧，生成SiF4。Si+2F2=SiF4与氧反应生成SiO2。Si+O2=SiO2在高温下，硅与碳、氮、硫等非金属单质化合，分别生成SiC、Si3N4和SiS2等。Si+C=SiC3Si+2N2=Si3N4Si+2S=SiS2,(2)与酸作用Si在含氧酸中被钝化，但与氢氟酸及其混合酸反应，生成SiF4或H2SiF6。Si+4HF=SiF4+2H23Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O(3)与碱作用无定形硅能与碱猛烈反应生成可溶性硅酸盐，并放出氢气：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(4)与金属作用硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、等化合，生成相应的金属硅化物。,以硅做太阳电池材料的优势,硅非常容易氧化并形成高质量的二氧化硅绝缘层，二氧化硅对IC制造的选择性扩散工艺来说是极好的阻挡层。硅的禁带宽度比较大，为1.12Ev，漏电流小，这就意味着硅器件具有更大的工作温度范围。硅资源丰富，在自然界中存量较大，价格低廉。,金属硅（工业硅）,半导体级硅,由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来，含Si量99.99%的也归在金属硅内），其余杂质为铁、铝、钙等,用于制作半导体器件的高纯度金属硅。是以多晶、单晶形态出售。,硅按纯度分：,按结晶形态分,可分为非晶硅、多晶硅和单晶硅。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。反之就是单晶硅。而非晶硅，又称无定形硅，不具有完整的金刚石晶胞，原子排列无规律，是杂乱无章的，熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。,硅纯度的表示方法,物质纯度的表示方法：一种是以主体物占总体物质的百分比来表示；二是以某种杂质或某些杂质与总物质的比来表示，这种方法表示的是物质的不纯度。其中，杂质含量可以是单一杂质含量也可以是多个杂质质量之和。,纯度比值可以使质量比，体积比，也可以是原子个数比。在半导体材料的研究中，常用杂质与主体的原子数比来表述不纯度，在符号后面加a，如ppma、ppba来表示。若杂质与主体位重量比，在符号后w，如ppmw、ppbw,硅材料的纯度,用于制作电子器件的电子级多晶硅，金属杂质含量在ppba数量级，对金属杂质含量而言，多晶硅的纯度高于9个“9”,单晶