半導體器件生產(chǎn)中硅片須經(jīng)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(zhì),包括有機物和無機物。這些雜質(zhì)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(zhì)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(yīng)。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(zhì),是極為重要的優(yōu)良半導體材料,但微量的雜質(zhì)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(chǔ)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(jīng)冷凝、精餾、還原而得。
多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如,在力學性質(zhì)、光學性質(zhì)和熱學性質(zhì)的各向異性方面,遠不如單晶硅明顯;在電學性質(zhì)方面,多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著,甚至于幾乎沒有導電性。在化學活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料,是當代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。
單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分,處于新材料發(fā)展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。由于太陽能具有清潔、環(huán)保、方便等諸多優(yōu)勢,近三十年來,太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展,成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。