半導體器件生產(chǎn)中硅片須經(jīng)嚴格清洗。微量污染也會導致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染雜質(zhì),包括有機物和無機物。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。有機污染包括光刻膠、有機溶劑殘留物、合成蠟和人接觸器件、工具、器皿帶來的油脂或纖維。無機污染包括重金屬金、銅、鐵、鉻等,嚴重影響少數(shù)載流子壽命和表面電導;堿金屬如鈉等,引起嚴重漏電;顆粒污染包括硅渣、塵埃、、微生物、有機膠體纖維等,會導致各種缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化學清洗兩種。
在米粒大的硅片上,已能集成16萬個晶體管。這是何等精細的工程!這是多學科協(xié)同努力的結晶,是科學技術進步的又一個里程碑。地殼中含量達25.8%的硅元素,為單晶硅的生產(chǎn)提供了取之不盡的源泉。由于硅元素是地殼中儲量豐富的元素之一,對太陽能電池這樣注定要進入大規(guī)模市場(mass market)的產(chǎn)品而言,儲量的優(yōu)勢也是硅成為光伏主要材料的原因之一。
半導體硅用量或產(chǎn)量以單晶硅數(shù)量(以噸計)和硅片面積(平方英寸)來表述。是一類具有半導體性能,用來制作半導體器件的硅材料,主要包括硅粉、硅棒、硅片、籽晶、單晶硅、多晶硅、半導體晶體管、單晶硅棒、單晶硅片、單晶硅切磨片、單晶硅拋光片、單晶硅外延片、單晶硅太陽能電池板、單晶硅芯片、砷化鎵、單晶鍺、太陽能電池圓片、方片、二級管、三級管、硅堆、復合半導體器件、微波射頻器件、可控硅器件、高頻管、低頻管、功率管、MOS管、集成電路等等。
單晶硅圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直徑越大的圓片,所能刻制的集成電路越多,芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片對材料和技術的要求也越高。單晶硅按晶體生長方法的不同,分為直拉法(CZ)、區(qū)熔法(FZ)和外延法。直拉法、區(qū)熔法生長單晶硅棒材,外延法生長單晶硅薄膜。直拉法生長的單晶硅主要用于半導體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽能電池。目前晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。區(qū)熔法單晶主要用于高壓大功率可控整流器件領域,廣泛用于大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節(jié)能燈、電視機等系列產(chǎn)品,目前直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成電路領域。