半導體器件生產中硅片須經嚴格清洗。微量污染也會導致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染雜質,包括有機物和無機物。這些雜質有的以原子狀態(tài)或離子狀態(tài),有的以薄膜形式或顆粒形式存在于硅片表面。有機污染包括光刻膠、有機溶劑殘留物、合成蠟和人接觸器件、工具、器皿帶來的油脂或纖維。無機污染包括重金屬金、銅、鐵、鉻等,嚴重影響少數(shù)載流子壽命和表面電導;堿金屬如鈉等,引起嚴重漏電;顆粒污染包括硅渣、塵埃、、微生物、有機膠體纖維等,會導致各種缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化學清洗兩種。
多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金屬光澤,密度2.32~2.34g/cm3。熔點1410℃。沸點2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間,室溫下質脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態(tài)下,具有較大的化學活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優(yōu)良半導體材料,但微量的雜質即可大大影響其導電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經冷凝、精餾、還原而得。
多晶硅的生產技術主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式生產柱狀多晶硅,為了提高原料利用率和環(huán)境友好,在前者的基礎上采用了閉環(huán)式生產工藝即改良西門子法。該工藝將工業(yè)硅粉與HCl反應,加工成SiHCl3 ,再讓SiHCl3在H2氣氛的還原爐中還原沉積得到多晶硅。還原爐排出的尾氣H2、SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2 和HCl經過分離后再循環(huán)利用。硅烷法是將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶種上沉積,從而得到顆粒狀多晶硅。改良西門子法和硅烷法主要生產電子級晶體硅,也可以生產太陽能級多晶硅。
單晶硅片:硅的單晶體,是一種具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。用于制造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。