半导体材料

半导体的电阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而降低。凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。构成固态电子器件的基体材料绝大多数是半导体，正是这些半导体材料的各种半导体性质赋予各种不同类型半导体器件以不同的功能和特性。

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在99.9999%以上，高达11个9以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯；另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用很多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等，使用很多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。

工业化生产的半导体单晶通常是用采用熔体生长法制成，包括提拉法，坩埚下降法，泡生法，水平定向凝固法，导膜法等等，其中提拉法应用很广，80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的。

用各种方法生产的单晶体再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延，绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。工业生产使用的主要是化学气相外延，其次是液相外延，金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。