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半导体材料与集成电路基础教程之单晶硅生长及硅片制备技术
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本文档的主要内容详细介绍的是半导体材料与集成电路基础教程之单晶硅生长及硅片制备技术。
单晶硅基片（Silicon Wafer），之所以在诸多半导体元素如锗（Germanium）或化合物半导体如砷化稼（GaAs）等材料中脱颖而出，成为超大规模集成电路（VLSI）元器件的基片材料，其原因在于，首先，硅是地球表面存量丰富的元素之一，而其本身的无毒性以及具有较宽的带宽（Bandgap）是它在微电子基片中能够获得应用的主要原因。当然，对于高频需求的元器件，硅材料则没有如砷化稼般的具有高电子迁移率（Electron Mobility）而受到青睬，尤其是它无法提供光电元件（Optoelectronic Device）的基体材料。在此方面的应用由砷化稼等半导体材料所取代。其次，从生产技术上考虑，硅材料能以提拉法（柴氏法）大量生长大尺寸的硅单晶棒，它是目前最经济的、成熟的规模生产工艺技术。
多晶硅原料制备技术
制造硅晶片的原料仍然是硅，只是从一高纯度（99．999999999％）的多晶硅（Polysilicon）转换成具有一定杂质（Dopant）的结晶硅材料。硅材料是地球丰度较高的元素，它以硅砂的二氧化硅状态存在于地球表面。从硅砂中融熔还原成低纯度的硅，是制造高纯度硅的第一步。将二氧化硅与焦碳（Coke）、煤（Coal）及木屑等混合，置于石墨电弧炉中于1500℃～2000℃加热将氧化物分解还原成硅，可以获得纯度为98％的多晶硅。接下来将这种98％多晶硅纯化为高纯度多晶硅则需经一系列化学过程将其逐步纯化
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