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1、半导体信息功能材料 半导体信息功能材料 11级材料化学陈天炜 01162033 历史发展表明，半导体信息功能材料和器件是信息科学技术发展的物质基础和先导。晶体管的独创、硅单晶材料和硅集成电路(ICs)的研制胜利，导致了电子工业大革命；光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的独创，超晶格、量子阱微结构材料和高速器件的研制胜利，使人类进入到光纤通信、移动通信和高速、宽带信息网络的时代。纳米科学技术的发展和应用，极有可能触发新的技术革命，必将彻底地变更人类的生产和生活方式。信息技术涉及到信息的获得、放射、传输、接收、存储、显示和处理等方方面面。 一. 半导体信息功能材料与器件探讨现状 1.半导体
2、硅材料 半导体硅材料(semiconductor silicon)是最主要的元素半导体材料，包括硅多晶、硅单晶、硅片、硅外延片、非晶硅薄膜等，可干脆或间接用于制备半导体器件。 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。 目前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
3、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。硅单晶多年来始终围围着纯度、物理性质的匀称性、结构完整性及降低成本这些问题而进行探讨与开发。 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亲密关系。材料的匀称性主要涉及掺杂剂，特殊是氧、碳含量的分布及其行为，在直拉生长工艺中采纳磁场(见磁控直拉法单晶生长)计算机限制或连续送料，使匀称性得到很大改善；对区熔单晶采纳中子嬗变掺杂技术，大大改善了匀称性。在结构完整性方面，直拉硅单晶早已采纳无位错拉晶工艺，目前工作主要放在氧施主、氧沉淀及其
4、诱生缺陷与杂质的相互作用上。 氧在热处理中的行为特别困难。直拉单晶经300500热处理睬产生热施主，而经650以上热处理可消退热施主，同时产生氧沉淀成核中心，在更高温度下处理睬产生氧沉淀，形成层错和位错等诱生缺陷，利用这些诱生缺陷能汲取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“干净区”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，供应给器件生产者运用。 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，键角和键长在肯定范围内改变。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