半导体硅材料的制备

结晶态硅材料的制备方法通常是先将硅石(SiO2)在电炉中高温还原为冶金级硅(纯度95%～99%)，然后将其变为硅的卤化物或氢化物，经提纯，以制备纯度很高的硅多晶。包括硅多晶的西门子法制备、硅多晶的硅烷法制备。在制造大多数半导体器件时，用的硅材料不是硅多晶，而是高完整性的硅单晶。通常用直拉法或区熔法由硅多晶制得硅单晶。

世界上直拉硅单晶和区熔硅单晶的用量约为9：1，直拉硅主要用于集成电路和晶体管，其中用于集成电路的直拉硅单晶由于其有明确的规格，且其技术要求严格，成为单独一类称集成电路用硅单晶。区熔硅主要用于制作电力电子元件，纯度极高的区熔硅还用于射线探测器。硅单晶多年来一直围绕着纯度、物理性质的均匀性、结构完整性及降低成本这些问题而进行研究与开发。

材料的纯度主要取决于硅多晶的制备工艺，同时与后续工序的玷污也有密切关系。材料的均匀性主要涉及掺杂剂，特别是氧、碳含量的分布及其行为，在直拉生长工艺中采用磁场(见磁控直拉法单晶生长)计算机控制或连续送料，使均匀性得到很大改善；对区熔单晶采用中子嬗变掺杂技术，大大改善了均匀性。在结构完整性方面，直拉硅单晶早已采用无位错拉晶工艺，目前工作主要放在氧施主、氧沉淀及其诱生缺陷与杂质的相互作用上。

氧在热处理中的行为非常复杂。直拉单晶经300～500℃热处理会产生热施主，而经650℃以上热处理可消除热施主，同时产生氧沉淀成核中心，在更高温度下处理会产生氧沉淀，形成层错和位错等诱生缺陷，利用这些诱生缺陷能吸收硅中有害金属杂质和过饱和热点缺陷的特性，发展成使器件由源区变成“洁净区”的吸除工艺，能有效地提高器件的成品率。

对硅单晶锭需经切片、研磨或抛光(见半导体晶片加工)后，提供给器件生产者使用。

某些器件还要求在抛光片上生长一层硅外延层，此种材料称硅外延片。

非晶硅材料具有连续无规的网格结构，最近邻原子配位数和结晶硅一样，仍为4，为共价键合，具有短程有序，但是，键角和键长在一定范围内变化。由于非晶硅也具有分开的价带和导带，因而有典型的半导体特性，非晶硅从一晶胞到另一晶胞不具有平移对称性，即具有长程无序性，造成带边的定域态和带隙中央的扩展态，非晶硅属亚稳态，具有某些不稳定性。其制备方法有辉光放电分解法等(见太阳电池材料)。

硅片的等级:

MG-Si → SeG-Si → SoG-Si

提炼要经过一下过程:

石英砂→冶金级硅→提炼和精炼→沉积多晶硅锭→单晶硅→硅片切割。

冶金级硅MG-Si

提炼硅的原始材料是SiO2，主要是砂成分，目前采用SiO2的结晶岩即石灰岩，在大型的电弧炉中用碳还原:SiO2+2C→Si+2CO

定期倒出炉，用氧气、氧氯混合气体提纯，然后倒入浅槽在槽中凝固，随后被捣成块状。

MG-Si提纯为SeG-Si

提炼标准方法为:西门子工。

MG-Si被转变为挥发性的化合物，接着采用分馏的方法将其冷凝被提纯。

工艺程序:用Hcl把细碎的MG-Si变成流体

使用催化剂加速反应进行:Si+3Hcl→SiHcl3+H2

MG-Si →SiHcl3 硅胶工业原材料

为提取MG-Si可加热混合气体使SiHcl3 被H2还原，硅以细晶粒的多晶硅形成沉积到电加热棒上如右:SiHcl3+H2 →Si+3Hcl

SeG-Si提纯到SoG-Si

将SeG-Si多晶硅熔融，同时加入器件所需的微量参杂剂，通常采用硼（P型参杂剂）。

在温度可以精细控制的情况下用籽晶能够成熔融的硅中拉出大圆柱形的单晶硅棒。直径过125cm长度为1~2m。

手工录入，忘采纳，有追问亦可。

钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法,其先用真空电子束蒸发方式按序分别将钛镍银三种金属沉积在硅片的电极面上,然后用烧结炉将所述硅片在真空高温下形成高性能的钛镍银多层金属电极,它稳定性强,导电性好,使用寿命高,并能增加器件的通态能力和可靠性.

钛金属对人无害。

钛具有“亲生物“’性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。镍及其水溶性化合物具有致敏性，某些镍化合物具有潜在致癌性。

相对来说，银对人体的毒性很小，这是因为银的化学性质不活波，很难与物质发生反应。但也有杀菌的作用。

主权项：

一种钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)将硅片夹置在电子束蒸发台中的旋转工件盘上,将纯度均为99.99％以上的钛、镍、银三种材料分别放置在电子束蒸发台坩埚中的三个穴位中；

(2)关闭电子束蒸发台工作室门,抽真空至1.0×10-3Pa,加热升温至200℃；

(3)先将坩埚中装有钛材料的穴位处于工作位置,打开电子束高压开关,调整电子束电流至800mA,蒸发10-15分钟,使硅片的电极面上沉积一层钛金属；然后关断电子束高压开关,调整坩埚中装有镍材料的穴位处于工作位置,打开电子束高压开关,调整电子束电流至800mA,蒸发30-35分钟,使所述钛金属层上沉积一层镍金属；然后关断电子束电流,调整坩埚中装有银材料的穴位处于工作位置,打开电子束高压开关,调整电子束电流至800mA,蒸发30-35分钟,使所述镍金属层上沉积一层银金属；

(4)电子束蒸发台工作室停止加热,降温至100℃时停止抽真空,打开放气阀,取出沉积上钛镍银多层金属的硅片；

(5)将上述硅片放进烧结炉中,抽真空至2.0×10-3Pa,套上炉体,升温至600℃,恒温60分钟；

(6)移开炉体,降温至200℃时停止抽真空,打开放气阀,取出硅片,降至常温,得到钛镍银多层金属电力半导体器件电极。

---