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半導(dǎo)體的電阻率在1mΩ·cm~1GΩ·cm范圍。在一般情況下,半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度的升高而降低。凡具有上述兩種特征的材料都可歸入半導(dǎo)體材料的范圍。構(gòu)成固態(tài)電子器件的基體材料絕大多數(shù)是半導(dǎo)體,正是這些半導(dǎo)體材料的各種半導(dǎo)體性質(zhì)賦予各種不同類型半導(dǎo)體器件以不同的功能和特性。
制備不同的半導(dǎo)體器件對(duì)半導(dǎo)體材料有不同的形態(tài)要求,包括單晶的切片、磨片、拋光片、薄膜等。常用的半導(dǎo)體材料制備工藝有提純、單晶的制備和薄膜外延生長(zhǎng)。
所有的半導(dǎo)體材料都需要對(duì)原料進(jìn)行提純,要求的純度在99.9999%以上,高達(dá)11個(gè)9以上。提純的方法分兩大類,一類是不改變材料的化學(xué)組成進(jìn)行提純,稱為物理提純;另一類是把元素先變成化合物進(jìn)行提純,再將提純后的化合物還原成元素,稱為化學(xué)提純。物理提純的方法有真空蒸發(fā)、區(qū)域精制、拉晶提純等,使用很多的是區(qū)域精制。化學(xué)提純的主要方法有電解、絡(luò)合、萃取、精餾等,使用很多的是精餾。由于每一種方法都有一定的局限性,因此常使用幾種提純方法相結(jié)合的工藝流程以獲得合格的材料。
工業(yè)化生產(chǎn)的半導(dǎo)體單晶通常是用采用熔體生長(zhǎng)法制成,包括提拉法,坩堝下降法,泡生法,水平定向凝固法,導(dǎo)膜法等等,其中提拉法應(yīng)用很廣,80%的硅單晶、大部分鍺單晶和銻化銦單晶是用此法生產(chǎn)的。
用各種方法生產(chǎn)的單晶體再經(jīng)過(guò)晶體定向、滾磨、作參考面、切片、磨片、倒角、拋光、腐蝕、清洗、檢測(cè)、封裝等全部或部分工序以提供相應(yīng)的晶片。
在單晶襯底上生長(zhǎng)單晶薄膜稱為外延,絕大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在單晶片或以單晶片為襯底的外延片上作出的。外延的方法有氣相、液相、固相、分子束外延等。工業(yè)生產(chǎn)使用的主要是化學(xué)氣相外延,其次是液相外延,金屬有機(jī)化合物氣相外延和分子束外延則用于制備量子阱及超晶格等微結(jié)構(gòu)。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金屬等襯底上用不同類型的化學(xué)氣相沉積、磁控濺射等方法制成。
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