生产工艺:加料熔化,缩颈生长,放肩生长,等径生长,尾部生长。
加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的N或P型而定。
杂质种类有硼,磷,锑,砷。
熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度以上,将多晶硅原料熔化。
缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。
由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩颈生长使之消失掉。
缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小,由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体。
放肩生长:长完细颈之后,须降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。
等径生长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径维持在正负2毫米之间,这段直径固定的部分即称为等径部分。
单晶硅片取自于等径部分。
尾部生长:在长完等径部分之后,如果立刻将晶棒与液面分开,那么热应力将使得晶棒出现位错与滑移线。
于是为了避免此问题的发生,必须将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开。
这一过程称之为尾部生长。
长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。
硅是地球上储藏最丰富的材料之一,从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。
直到上世纪60年代开始,硅材料就取代了原有锗材料。
硅材料,因其具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。
熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
非晶硅是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的"悬键",也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助,因而非晶硅可以做得很薄,还有制作成本低的优点。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途: 是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。