高純硅的制備與硅烷法

1、高純硅的制備硅在地殼中的含量為27%，要緊來源是石英砂(SiO2)和硅酸鹽(Na2SiO3) 。1.2.1粗硅的制備方法： 石英砂與焦炭在碳電極的電弧爐中還原，可制得純度為97%的硅，稱為“粗硅”或“工業(yè)硅”。粗硅的制備反應(yīng)式：SiO2 + 3C = SiC + 2 CO (1)2SiC + SiO2 = 3Si + 2 CO (2)總反應(yīng)SiO2 + 2C =Si + 2 CO(1)高純硅的化學(xué)制備方法1、三氯氫硅還原法:產(chǎn)率大，質(zhì)量高，成本低，是目前國內(nèi)外制備高純硅的要緊方法。2、硅烷法優(yōu)點(diǎn)：可有效地除去雜質(zhì)硼和其它金屬雜質(zhì)，無腐蝕性，不需要還原劑，分解溫度低，收率高，是個(gè)有前途的方法。缺

2、點(diǎn)： 安全性問題四氯化硅還原法： 硅的收率低。三氯氫硅還原法制備純硅的工藝過程：（三氯氫硅：室溫下為無色透明、油狀液體，易揮發(fā)和水解。在空氣中劇烈發(fā)煙，有強(qiáng)烈刺激味。 比SiCl4爽朗，易分解。沸點(diǎn)低，容易制備，提純和還原。）一、三氯氫硅的制備：原料：粗硅 + 氯化氫流程： 粗硅 酸洗 (去雜質(zhì)) 粉碎 入干燥爐 通入熱氮?dú)?干燥 入沸騰爐 通干HCl 三氯氫硅主反應(yīng)：Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 (副反應(yīng)生成的雜質(zhì)1、SiCl4 2、SiH2Cl2 ）為增加SiHCl3的產(chǎn)率，必須操縱好工藝條件，使副產(chǎn)物盡可能的減少。較佳的工藝條件：1、反應(yīng)溫度280-3002、向反應(yīng)爐中

3、通一定量的H2，與HCl氣的比值應(yīng)保持在1：35之間。3、硅粉與HCl在進(jìn)入反應(yīng)爐前要充分干燥，同時(shí)硅粉粒度要操縱在0.18-0.12mm之間。4、合成時(shí)加入少量銅、銀、鎂合金作催化劑，可降低合成溫度和提高SiHCl3的產(chǎn)率。二、氯氫硅的提純目的：除去SiHCl3中含有的SiCl4和多種雜質(zhì)的氯化物。提純方法：精餾精餾提純：是利用混合液中各組分的沸點(diǎn)不同來達(dá)到分離各組分的目的。三、三氯氫硅還原主反應(yīng)： SiHCl3 + 3H2 Si + 3HCl副反應(yīng)：4SiHCl3 + 3H2 = Si + 3SiCl4 + 2H2 SiCl4 + H2 = Si + 4HCl 升高溫度，有利于SiHCl3

4、的還原反應(yīng)，還會(huì)使生成的硅粒粗大而光亮。但溫度過高不利于Si在載體上沉積，并會(huì)使BCl3，PCl3被大量的還原，增大B、P的污染。 反應(yīng)中還要操縱氫氣量，通常 H2:SiHCl3 =(10-20):1 (摩爾比)較合適。硅烷法要緊優(yōu)點(diǎn)：除硼效果好無腐蝕性分解溫度低，不使用還原劑，效率高有利于提高純度產(chǎn)物中金屬雜質(zhì)含量低，(在硅烷的沸點(diǎn)-111.8下，金屬的蒸氣壓低)外廷生長時(shí)，自摻雜低，便于生長薄外廷層。缺點(diǎn)：安全性一、硅烷的制備原料： 硅化鎂、氯化銨Mg2Si + 4 NH4Cl = SiH4 + 4NH3 + 2MgCl2 +Q 條件：液氨中。液氨作溶劑、催化劑Mg2Si：NH4Cl =

5、1：3 Mg2Si ：液氨 =1：10反應(yīng)溫度： -30-33二、硅烷的提純可用方法：1、低溫精餾(深冷設(shè)備，絕熱裝置)、2、吸附法(裝置簡單) 要緊用吸附法，使用分子篩吸附雜質(zhì)。（分子篩的作用：1、工業(yè)用于做吸附劑。2、催化劑 分類：分為微孔2nm，介孔2-50nm，超大孔50nm吸附流程1、4A分子篩吸附NH3，H2O，部分PH3、AsH3、C2H2、H2S等2、5A分子篩吸附余下的NH3，H2O， PH3、AsH3、C2H2、H2S及B2H6，Si2H63、13X分子篩吸附烷烴，醇等有機(jī)大分子4、常和氣低溫活性炭吸附B2H6 、 AsH3 、PH3）吸附后，在熱分解爐中加熱至360，除去

6、雜質(zhì)的氫化物三、硅烷熱分解 SiH4 = Si + 2 H2工藝條件： 1、熱分解的溫度不能太低，載體的溫度操縱在800 2、熱分解的產(chǎn)物之一氫氣必須隨時(shí)排隊(duì)，保證反應(yīng)用右進(jìn)行。高純鍺的制備流程： 鍺精礦 GeCl4 精餾(萃取提純) 水解 二氧化鍺 區(qū)熔提純 高純鍺1、 GeCl4的制備 反應(yīng)式： GeO2 + 4HCl GeCl4 + 2H2O1) 反應(yīng)時(shí)鹽酸濃度要大于6 mol/L，否則GeCl4水解，一般使用10 mol/L的鹽酸，可適當(dāng)加硫酸增加酸度。2) 加入氧化劑(氯氣)以除去砷。2、GeCl4的提純（萃取法、精餾法）采納萃取法，利用AsCl3與GeCl4在鹽酸中溶解度的差異，萃

7、取分離。GeCl4在濃鹽酸中幾乎不溶，AsCl3的溶解度可達(dá)200-300 g/LGeCl4水解反應(yīng)式：GeCl4+(2+n)H2OGeO2H2O + 4HCl +Q1、可逆反應(yīng)，酸度大于6 mol/L，反應(yīng)向左進(jìn)行。因?yàn)樵邴}酸濃度為5 mol/L時(shí)，GeO2的溶解度最小，因此操縱GeCl4：H2O=1:6.5。2、使用超純水，用冰鹽冷卻以防止受熱揮發(fā)。3、過濾后的GeO2經(jīng)洗滌后在石英器皿中以150-200下脫水，制得的GeO2純度可達(dá)5個(gè)“9”以上。4、GeO2氫還原 GeO2+ 2H2 = Ge + 2H2O1、為防止中間產(chǎn)物GeO在700以上完全揮發(fā)，還原溫度操縱在650左右。2、尾氣

8、無水霧標(biāo)志著完全還原。3、還原完后升溫將鍺粉熔化成鍺錠。冰鹽是指冰和鹽類的混合物。用冰鹽制作制冷劑能夠獲得更低的溫度。工業(yè)上應(yīng)用最廣的冰鹽是冰塊與工業(yè)食鹽NaCl的混合物。冰鹽冷卻是利用冰鹽融化過程的吸熱。冰鹽融化過程的吸熱包括冰融化吸熱和鹽溶解吸熱這兩種作用。分凝現(xiàn)象：將含有雜質(zhì)的晶態(tài)物質(zhì)熔化后再結(jié)晶時(shí)，雜質(zhì)在結(jié)晶的固體和未結(jié)晶的液體中的濃度是不同的，這種現(xiàn)象稱分凝現(xiàn)象或偏析現(xiàn)象。區(qū)熔提純：確實(shí)是利用分凝現(xiàn)象將物料局部深化形成狹窄的熔區(qū)，并令其沿錠長一端緩慢地移動(dòng)到另一端，重復(fù)多次使雜質(zhì)盡量集中在尾部或頭部，進(jìn)而達(dá)到使中部材料提純的目的。平衡分凝系數(shù)：在一定溫度下，平衡狀態(tài)時(shí)，雜質(zhì)在固液兩相

9、中濃度的比值，以此來描述該體系中雜質(zhì)的分配關(guān)系。（ K0=CS/CL）能使材料熔點(diǎn)下降的雜質(zhì)，K01，提純時(shí)雜質(zhì)向頭部集中關(guān)于K1的雜質(zhì)，結(jié)晶時(shí)固相界面會(huì)多汲取界面附近熔體中的雜質(zhì)，就會(huì)使界面附近的熔體薄層中雜質(zhì)呈缺少狀態(tài)，這一薄層稱雜質(zhì)貧乏層。有效分凝系數(shù)：通常把固相雜質(zhì)濃度CS與熔體內(nèi)部的雜質(zhì)濃度CL0的比值定義為有效分凝系數(shù)Keff。(Keff=CS/CL0)當(dāng)界面不移動(dòng)或移動(dòng)速度f 趨于零時(shí)，CL0 CL，則Keff K0結(jié)晶過程有一定速度時(shí)，Keff K0，現(xiàn)在，Cs = KeffCL0BPS公式：討論了平衡分凝系數(shù)與有效分凝系數(shù)的關(guān)系:Keff=K0/(1-K0)e-f/D+K0

10、有效分凝系數(shù)Keff,是平衡分凝系數(shù)K0，固液界面移動(dòng)速度f，擴(kuò)散層厚度，和擴(kuò)散系數(shù)D 的函數(shù)假如固液界面移動(dòng)速度專門快，則f值專門大，雜質(zhì)在熔體中的擴(kuò)散速度較慢， fD/,有效分凝系數(shù)接近1，則達(dá)不到利用分凝效應(yīng)使雜質(zhì)向一邊集中，從而提純的效果。為使分凝效應(yīng)顯著，應(yīng)使凝固速度fD/，通常(f10-3 cm/s)。采納電磁攪拌熔體，會(huì)使擴(kuò)散層中積存的雜質(zhì)加速輸運(yùn)到整個(gè)熔體中。擴(kuò)散層厚度變小，有助于Keff趨向于K0區(qū)熔原理正常凝固：將一錠條全部熔化后，使其從一端向另一端逐漸凝固的方式稱正常凝固。由于存在分凝現(xiàn)象，正常凝固后錠條中的雜質(zhì)分布不再均勻，會(huì)出現(xiàn)三種情況：K1的雜質(zhì)，越接近頭部濃度越大

11、，雜質(zhì)向頭部集中K1的雜質(zhì)，差不多保持原有的均勻分布的方式。固相中雜質(zhì)濃度CS沿錠長的分布公式：CS=Ks/(1-g) = ks0(1-g)k/(1-g)=kC0(1-g)k-1雜志的分布規(guī)律：K1的雜質(zhì)，分布曲線接近水平，即濃度沿錠長變化不大K3的雜質(zhì)，隨錠長變化較快，越是K偏離1的雜質(zhì)，向錠的一端集中的趨勢(shì)越明顯，提純效果越好。注意：在尾部(K1)因雜質(zhì)濃度太大，K不再是常數(shù)，因此上式不再適用。如雜質(zhì)濃度過大，會(huì)形成合金狀態(tài)，更不符合分凝規(guī)律。一次區(qū)熔與正常凝固的比較：就一次提純而言，正常凝固比一次區(qū)熔提純的效果好。熔區(qū)越寬，提純效果越好最后一個(gè)熔區(qū)屬于正常凝固，不服從區(qū)熔規(guī)律。極限分布：

12、通過多次區(qū)熔后，雜質(zhì)分布狀態(tài)將達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)對(duì)且不再改變的狀態(tài)，這種極限狀態(tài)叫做極限分布或最終狀態(tài)。緣故：在凝固界面，由于分凝作用，部分雜質(zhì)將被排斥到熔區(qū)，并向后攜帶。在熔化界面，由于錠料熔化又帶入新的雜質(zhì)，它們將從熔化界面向凝固界面運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與分凝出來的雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向相反，稱雜質(zhì)倒流。使整個(gè)熔區(qū)的雜質(zhì)濃度增加。 在最初幾次區(qū)熔時(shí)，由于尾部雜質(zhì)濃度還不太大，熔化界面熔入的雜質(zhì)量也比較少，雜質(zhì)倒流的作用不明顯，現(xiàn)在分凝占主導(dǎo)地位。雜質(zhì)總的流向是從頭部流到尾部，對(duì)材料起提純作用。 多次區(qū)熔后，尾部的雜質(zhì)越來越多，雜質(zhì)倒流越來越嚴(yán)峻，最終雜質(zhì)分布達(dá)到平衡，出現(xiàn)極限分布狀態(tài)。規(guī)律：阻礙雜質(zhì)濃度極限分

13、布的要緊因素是雜質(zhì)的分凝系數(shù)和熔區(qū)長度。 對(duì)不同K值的雜質(zhì)，K1時(shí)，K值越小，雜質(zhì)分布卓越頭部雜質(zhì)濃度越小，熔區(qū)長度越小，極限分布時(shí)CS越小。阻礙區(qū)熔提純的要緊因素：1、熔區(qū)長度一次區(qū)熔時(shí)，由CS=C01-(1-K)e-kx/L L大，CS 小，提純的效果越好，由此考慮，熔區(qū)長度L越大越好。 極限分布的時(shí),熔區(qū)長度越大，CS越大，提純的效果越差，因此從極限分布的角度來看，L 小 較好。實(shí)際區(qū)熔時(shí)，應(yīng)取最初幾次用大熔區(qū)，后幾次則用小熔區(qū)的工藝條件。2、熔區(qū)移動(dòng)速度 依照BPS公式，熔區(qū)的移動(dòng)速度越小，KeffK0，有利于雜質(zhì)的分凝與提純。但區(qū)熔速度過慢會(huì)降低生產(chǎn)效率。反之，區(qū)熔速度越大，所次區(qū)熔

14、用時(shí)少，但提純效果由于Keff的增大而降低。 要想在最短時(shí)刻內(nèi)，最有效的提純材料，必須同時(shí)考慮區(qū)熔次數(shù) n 與區(qū)熔速度 f ，使 n/f 的比值最小。即用盡可能少的區(qū)熔次數(shù)和盡量快的區(qū)熔速度來區(qū)熔，達(dá)到預(yù)期的效果。經(jīng)驗(yàn)公式：一般區(qū)熔時(shí)，可按f/D1的條件近似計(jì)算f3. 區(qū)熔次數(shù)的選擇 多次區(qū)熔后，錠中的雜質(zhì)會(huì)達(dá)到極限分布，因此無限增加區(qū)熔次數(shù)是無效的。 一般情況下，不論K值的大小，達(dá)到極限分布的區(qū)熔次數(shù)不是專門多，同時(shí)相差也不大?？墒褂靡粋€(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算n值 n=(11.5)L/l 通常取L/l=10，計(jì)算出n最大為15，通常區(qū)熔次數(shù)取20左右。質(zhì)量輸運(yùn)質(zhì)量輸運(yùn)或質(zhì)量遷移：區(qū)熔時(shí)，物質(zhì)會(huì)從一

15、端緩慢地移向另一端的現(xiàn)象。產(chǎn)生的緣故：物質(zhì)熔化前后材料密度變化，對(duì)某一物質(zhì)，區(qū)熔時(shí)其質(zhì)量輸運(yùn)的多少和輸運(yùn)的方向取決于熔化密度變化的大小與符號(hào)。熔化時(shí)體積縮小，輸運(yùn)的方向與區(qū)熔的方向一致，例如鍺、硅；熔化時(shí)體積增大，輸運(yùn)的方向與區(qū)熔的方向相反。質(zhì)量輸運(yùn)的結(jié)果，會(huì)使水平區(qū)熔的材料錠縱向截面變成錐形，甚至引起材料外溢，造成白費(fèi)。晶體長大的動(dòng)力學(xué)模型完整突變光滑面模型層生長理論(Kossel W., 1927)：在晶核的光滑表面上生長一層原子面時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在界面上進(jìn)入晶格“座位”的最佳位置是具有三面凹入角的位置。質(zhì)點(diǎn)在此位置上與晶核結(jié)合成鍵放出的能量最大。因?yàn)槊恳粋€(gè)來自環(huán)境相的新質(zhì)點(diǎn)在環(huán)境相與新相界面的晶

16、格上就位時(shí)，最可能結(jié)合的位置是能量上最有利的位置， 即結(jié)合成鍵時(shí)成鍵數(shù)目最多，放出能量最大的位置。層生長理論的局限：按層生長理論，晶體在氣相或在溶液中生長時(shí)，過飽和度要達(dá)到25%以才能生長，而且生長不一定會(huì)連續(xù).實(shí)際上，某些生長體系，過飽和度僅為2%時(shí)，晶體就能順利生長。螺旋生長理論（Frank F.C. 1949)：在 晶體生長界面上螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)所出現(xiàn)的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作為晶體生長的臺(tái)階源，促進(jìn)光滑界面上的生長。 可解釋層生長理論所不能解釋的現(xiàn)象，即晶體在專門低溫的過飽和度下能夠生長的實(shí)際現(xiàn)象。位錯(cuò)的出現(xiàn)，在晶體的界面上提供了一個(gè)永不消逝的臺(tái)階源。位錯(cuò)是晶體中的一維缺陷，它是

17、在晶體某一列或若干列原子出現(xiàn)了錯(cuò)位現(xiàn)象，即原子離開其平衡位置，發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)動(dòng)。模型認(rèn)為晶體是理想不完整的，其中必定會(huì)存在一定數(shù)量的位錯(cuò)，假如一個(gè)純螺型位錯(cuò)和一個(gè)光滑的相面相交，在晶面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)永不消逝的臺(tái)階源，在生長過程中，臺(tái)階將逐漸變成螺旋狀，使晶面不斷向前推移。生長硅、鍺單晶的方法專門多，目前：鍺單晶要緊用直拉法，硅單晶常采納直拉法與懸浮區(qū)熔法坩堝直拉法（CZ）的優(yōu)點(diǎn)是，可拉制大直徑和高摻雜低阻單晶。缺點(diǎn)是由于熔硅與石英坩堝（SiO2）熔接以及石墨的污染，將使大量的O、C及金屬雜質(zhì)進(jìn)入硅單晶，故CZ法不能制備高阻單晶。無坩堝區(qū)熔法（FZ）采納高頻感應(yīng)加熱，通過熔區(qū)移動(dòng)生長單晶，由于工

18、藝不接觸石英坩堝（SiO2）和石墨加熱，可拉制高純度、長壽命單晶。缺點(diǎn)是單晶摻雜極為困難。 直拉單晶制造法（喬赫拉爾斯基法，CZ法）是把原料多硅晶塊放入石英坩堝中，在單晶爐中加熱融化 ，再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種（稱籽晶）浸入融液中。在合適的溫度下，融液中的硅原子會(huì)順著晶種的硅原子排列結(jié)構(gòu)在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。直拉法生長單晶的電阻率的操縱 1直拉法單晶中縱向電阻率均勻性的操縱變速拉晶法。此法基于Cs=KCL這一差不多原理，因?yàn)樵诶r(shí)，若雜質(zhì)Kl，CL將不斷增大，要保持Cs不變，則必須使K值變小。 實(shí)際上，K應(yīng)為Keff，它隨拉速和轉(zhuǎn)速而變。當(dāng)拉速f小時(shí)，KeffK

19、0， f 增大，Keff也增加。 若在晶體生長初期用較大的拉速，隨后隨著晶體的長大而不斷減小拉速，保持CL與Keff乘積不變，如此拉出來的單晶縱向電阻率就均勻了。 一般變拉速比較方便，但改變拉速f是有一定范圍的，f太大晶體易產(chǎn)生缺陷，f大小，生產(chǎn)時(shí)刻過長。雙坩堝法(連通坩堝法、浮置坩堝法)。在拉制鍺單晶時(shí)關(guān)于K1的雜質(zhì)(但K1的雜質(zhì)不能用)，用連通坩堝法可操縱單晶縱向電阻率的均勻性。 連通坩堝的結(jié)構(gòu)是在一個(gè)小坩堝不處再套上一個(gè)大坩堝，且內(nèi)坩堝下面有一個(gè)連通孔與不處大坩堝相連。所摻雜質(zhì)放在內(nèi)坩堝里，并從內(nèi)坩堝內(nèi)拉晶(浮置坩堝是在一個(gè)大坩堝內(nèi)放一個(gè)有孔的小坩堝)。 差不多原理:由Cs=KCL可知，

20、在拉晶時(shí)，若雜質(zhì)KD/時(shí)，Keff趨于1。2.當(dāng)fD/時(shí)，Keff趨于K0。3.當(dāng)fD/時(shí)，Keff變化最大。12.分凝現(xiàn)象使雜質(zhì)濃度分布不均勻：1.關(guān)于K1的雜質(zhì)，其濃度越接近頭部越大，向頭部集中。3.關(guān)于K1的雜質(zhì)，差不多保持原有的均勻分布的方式。13.極限分布：通過多次區(qū)熔提純后，雜質(zhì)分布狀態(tài)將達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定且不再改變的狀態(tài)，把這種極限狀態(tài)叫做極限分布。14.阻礙雜質(zhì)濃度極限分布要緊因素：1.雜質(zhì)的分凝系數(shù)2.熔區(qū)長度15.阻礙熔區(qū)提純的因素：1.熔區(qū)長度2.熔區(qū)移動(dòng)速度3.區(qū)熔次數(shù)的選擇4.質(zhì)量運(yùn)輸（n=(11.5)L/l，n為區(qū)融次數(shù)、L為錠長、l為熔區(qū)長度經(jīng)常使L/l=10使用，

21、n最大值是15，區(qū)融次數(shù)以20詞左右為宜）16.Ge的區(qū)融提純結(jié)果：17.晶體生長的三種方式：固相生長、液相生長、氣相生長轉(zhuǎn)換條件：在氣固相轉(zhuǎn)變過程時(shí)，P1P0；在溶液中生長晶體時(shí)，C1C0,即有一定的過飽和度；在熔體中生長晶體時(shí)，Tr*時(shí)，消逝幾率生長幾率。2.r=r*時(shí)，消逝幾率=生長幾率。3.r0rr*時(shí)，消逝幾率r0時(shí)，形成穩(wěn)定的晶核。形核功：在臨界狀態(tài)下，成核必須提供1/3的表面能，這部分由外部提供的能量，稱形核功。19.晶核長大的動(dòng)力學(xué)模型：完整突變光滑面、非完整突變光滑面、粗糙突變面、擴(kuò)散面。20.柯塞爾模型的要點(diǎn):一個(gè)中性原子在晶格上的穩(wěn)定性是由其受周圍原子的作用力大小決定的，

22、晶體表面上不同格點(diǎn)為之所受的吸引力是不相同的。21.二維晶核生長時(shí)的兩種方式：單二維晶核生長、多二維晶核生長22.非完整突變光滑面模型特點(diǎn):1.永不消逝的臺(tái)階，像海浪一樣向前推進(jìn)。2.不需要二維成核過程。3.生長連續(xù)，過飽和度低。23.QL：熔體向固-液界面?zhèn)鲗?dǎo)的熱QF：相轉(zhuǎn)變時(shí)放出的相變潛熱QC：從固-液界面?zhèn)髯叩臒峤缑鏌崃鞣匠蹋篈KL(dT/dZ)L+fAdH=AKS(dT/dZ)S24.晶體的溫度分布結(jié)論：1.溫度分布以晶體的旋轉(zhuǎn)軸z為對(duì)稱軸，當(dāng)r,z一定時(shí)，溫度也相同，因此在z一定時(shí)，即在一個(gè)水平面上，以r為半徑的圓周上各點(diǎn)的溫度都相同。2.當(dāng)r為常數(shù)時(shí)，常數(shù)exp(-常數(shù)z)，即晶體

23、中溫度隨z增大而按指數(shù)關(guān)系降低。3.當(dāng)h0時(shí)，即環(huán)境冷卻晶體，溫度隨r的增大而降低，現(xiàn)在晶體中等溫線是凹向熔體的。當(dāng)h0，溫度地圖的軸向重量為：(/Z)(常數(shù))（1-hr2/2ra）即/Z隨r增大而減小；h0,徑向溫度梯度(dT/dr)L0，而其他部分熔體均處于過熱狀態(tài)，不能產(chǎn)生相轉(zhuǎn)變。另外，對(duì)晶體中溫度梯度的要求是(dT/dz)S0,且大小相當(dāng)，既能使晶體生長時(shí)放出的相變潛熱順利的從界面?zhèn)鬟f走，又不要因?yàn)闇囟忍荻冗^大而阻礙晶體的完整性。29.直拉法單晶生長工藝：潤晶、縮頸、放肩、等徑生長、拉光。30.片狀晶體制法：1.枝蔓法和蹼狀法2.斯杰哈諾夫法3.EFG法4.橫拉法31.片狀晶體制法優(yōu)點(diǎn)

24、：1.晶體生長速度快2.無分凝效應(yīng)3.利用相應(yīng)模具和籽晶可生長形狀較復(fù)雜的管狀、棒狀晶體。32.Ge中摻有N型淺施主雜質(zhì)時(shí)（如As）Au的受主能級(jí)起補(bǔ)償作用：1.當(dāng)0NAsNAu時(shí)，As能級(jí)電子全部落入Au的第一受主能級(jí)，但不能能填滿。(P型)2.NAuNAs2NAu,As能級(jí)上的電子填滿Au的第一受主能級(jí)后并開始部分填充Au的第二受主能級(jí)。(N型)3. 2NAuNAs3NAu，所有Au的三個(gè)受主能級(jí)都填充了電子。(N型)33.雜質(zhì)對(duì)材料性能的阻礙：1.對(duì)材料導(dǎo)電類型阻礙2.對(duì)材料電阻率阻礙3.對(duì)非平衡載流子壽命阻礙34.實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)復(fù)合中心俘獲電子、空穴的能力是不同的，關(guān)于P型Si，少子為

25、電子，壽命與施主能級(jí)上俘獲電子的能力有關(guān)，而N型Si與受主能級(jí)俘獲空穴的能力有關(guān)，受主能級(jí)俘獲空穴能力比施主能級(jí)俘獲電子的能力大些，P型Si的壽命比N型長。35.阻礙單晶內(nèi)雜質(zhì)數(shù)量及分布的要緊因素：1.原料中雜質(zhì)種類和含量2.雜質(zhì)的分凝效應(yīng)3.雜質(zhì)的蒸發(fā)效應(yīng)4.生長過程中坩堝或系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)的沾污5.加入的雜質(zhì)量P73計(jì)算36.雜質(zhì)參入的方法：共熔法、投雜法P80變速拉晶的差不多原理37.雜質(zhì)條紋：由熔體生長Si、Ge及化合物半導(dǎo)體晶體假如沿著其縱、橫剖面進(jìn)行性能檢測(cè)，會(huì)發(fā)覺它的電阻率、載流子壽命以及其它的物理性能出現(xiàn)起伏，當(dāng)用化學(xué)腐蝕時(shí)，其腐蝕速度也出現(xiàn)起伏，最后表面出現(xiàn)寬窄不一的條紋，這些條紋

26、是由于晶體中雜質(zhì)濃度的起伏造成的，因此又稱為雜質(zhì)條紋。38.晶體生長速率起伏的要緊緣故：1.單晶爐的機(jī)械蠕動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)使提拉或熔區(qū)移動(dòng)速率產(chǎn)生無規(guī)則的起伏。2.晶體轉(zhuǎn)軸和溫度場軸不同軸使生長速率發(fā)生起伏。3.加熱器功率或熱量損耗的瞬間變化引起的生長速率的變化。4.液流狀態(tài)非穩(wěn)定流淌，熔體內(nèi)溫度產(chǎn)生規(guī)則或不規(guī)則的起伏，從而使生長速率起伏。39.組分過冷：在平坦界面上因干擾產(chǎn)生凸起，其尖端處于過冷度較大的熔體中，它的生長速率比界面處快，凸起不能自動(dòng)消逝，因此平坦的界面穩(wěn)定性被破壞了，原來固液界面前沿的過熱熔體，因雜質(zhì)的聚攏產(chǎn)生一過冷區(qū)，這種因組分變化而產(chǎn)生的過冷現(xiàn)象叫組分過冷。40.位錯(cuò)對(duì)材料和器

27、件性能的阻礙：1.對(duì)載流子濃度的阻礙。2.對(duì)遷移率阻礙。3.對(duì)載流子壽命阻礙（位錯(cuò)低于10e3cm-2時(shí)，壽命隨ND減小而降低；ND在10e310e4cm-2時(shí)，有最長壽命；當(dāng)ND大于10e4cm-2時(shí)，壽命隨ND增加而降低）。4.對(duì)器件的阻礙：金屬雜質(zhì)極容易在位錯(cuò)上沉淀，破壞PN結(jié)的反向性；在應(yīng)力作用下，位錯(cuò)出現(xiàn)增強(qiáng)擴(kuò)散；位錯(cuò)引起噪聲增加。41.半導(dǎo)體晶體位錯(cuò)來源：籽晶，應(yīng)力（籽晶位錯(cuò)能夠通過縮頸來排除；防止機(jī)械振動(dòng)，注意操縱溫度和拉速，防止掉渣，收尾時(shí)要緩慢升溫）42 、外廷生長：在一定條件下，在通過切、磨、拋等認(rèn)真加工的單晶襯底上，生長一層合乎要求的單晶的方法。同（異）質(zhì)外延：外延層與襯底是同（異）種材料。正外延：器件制作在外延層上。反外延：器件制作在襯底上，外延層只起支撐作用。43.外延生長的特點(diǎn)：1.能夠在低（高）阻襯底上外延生長高（低）阻外延層。2.能夠在P(N)型襯底上外延生長N(P)型外延層，直接形成PN結(jié)。