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第2章硅和硅片制备.ppt.Convertor第二章硅和硅片制备图2.1 化学元素周期表根据流经材料电流的不同可分为三类材料: 导体；绝缘体；半导体。
半导体材料具有较小的禁带宽度,其值介于绝缘体和导体之间。
这个禁带宽度允许电子在获得能量时从价带跃迁到导带。
这种行为在半导体被加热时发生,因而其导电性随温度增加而提高(对导体而言则正相反)。
硅是用来制造芯片的主要半导体材料，也是半导体产业中最重要的材料。
锗是第一个用做半导体的材料，它很快被硅取代了，这主要有四个原因：1）硅的丰裕度2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限3）更宽的工作温度范围4）氧化硅的自然生成硅是地球上含量第二丰富的元素，其含量仅次于氧。
然而，自然界中几乎不存在单质的硅，绝大部分的硅是以化合物的形式存在，如各种硅酸盐和二氧化硅等。
要获得高纯度的硅，就必须将这些化合物中的硅还原出来。
图2.2 地壳元素含量分布2.1 半导体级硅用来做芯片的高纯硅被称为半导体级硅（semiconductor-grade silicon）, 或者SGS，有时也被称做电子级硅。
现介绍一种得到SGS的主要方法：第一步，在还原气体环境中，通过加热含碳的硅石（SiO2），一种纯沙，来生产冶金级硅。
SiC（固体）+SiO2（固体）→Si（液体）+SiO（气体）+CO（气体）第二步，将冶金级硅压碎并通过化学反应生成含硅的三氯硅烷气体。
Si（固体）+3HCl（气体）→SiHCl3（气体）+H2（气体）+加热第三步，含硅的三氯硅烷气体经过再一次化学过程并用氢气还原制备出纯度为99.9999999%的半导体级硅。
2SiHCl3（气体）+2H2（气体）→2Si（固体）+6HCl（气体）这种生产纯SGS的工艺称为西门子工艺。
半导体级硅具有半导体制造要求的超高纯度，它包含少于百万分之（ppm）二的碳元素和少于十亿分之（ppb）一的Ⅲ、Ⅴ族元素（主要的掺杂元素）。
半导体级硅的西门子反应器提纯的SGS多晶2.2 晶体结构不仅半导体级硅的超高纯度对制造半导体器件非常关键，而且它也要有近乎完美的晶体结构。
