半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中硅片須經(jīng)嚴(yán)格清洗。微量污染也會(huì)導(dǎo)致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染雜質(zhì),包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。這些雜質(zhì)有的以原子狀態(tài)或離子狀態(tài),有的以薄膜形式或顆粒形式存在于硅片表面。有機(jī)污染包括光刻膠、有機(jī)溶劑殘留物、合成蠟和人接觸器件、工具、器皿帶來(lái)的油脂或纖維。無(wú)機(jī)污染包括重金屬金、銅、鐵、鉻等,嚴(yán)重影響少數(shù)載流子壽命和表面電導(dǎo);堿金屬如鈉等,引起嚴(yán)重漏電;顆粒污染包括硅渣、塵埃、、微生物、有機(jī)膠體纖維等,會(huì)導(dǎo)致各種缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化學(xué)清洗兩種。
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多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如,在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面,遠(yuǎn)不如單晶硅明顯;在電學(xué)性質(zhì)方面,多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著,甚至于幾乎沒(méi)有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別,但真正的鑒別須通過(guò)分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料,是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。
熔融的單質(zhì)硅在凝固時(shí)硅原子以金剛石晶格排列成三維空間長(zhǎng)程有序的形式成為單晶硅。 單晶硅具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì),有較弱的導(dǎo)電性,其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導(dǎo)電性。超純的單晶硅是本征半導(dǎo)體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA 族元素,如硼可提高其導(dǎo)電的程度,而形成p型硅半導(dǎo)體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導(dǎo)電程度,形成n型硅半導(dǎo)體。 單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無(wú)定形硅,然后用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長(zhǎng)出棒狀單晶硅。單晶硅主要用于制作半導(dǎo)體元件。 硅 結(jié)晶型的硅是暗黑藍(lán)色的,很脆,是典型的半導(dǎo)體?;瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下,除氟化氫以外,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。