半导体硅材料基础知识.1

微秒是10-6秒）。所谓非平衡载流子是指当半导体中载流子的产生与复合处于平衡状态时，由于受某种外界条件的作用，如受到光线照射时而新增加的电子——空穴对，这部分新增加的载流子叫作非平衡载流子。

对于P型硅而言：新增加的电子叫作非平衡少数载流子；而新增加的空穴叫作非平衡

多数载流子。

对于N型硅而言：新增加的空穴叫作非平衡少数载流子；而新增加的电子叫作非平衡

多数载流子。

当光照停止后，这些非平衡载流子并不是立即全部消失，而是逐渐被复合而消失，它们存在的平均时间就叫作非平衡载流子的寿命。

非平衡载流子的寿命长短反映了半导体材料的内在质量，如晶体结构的完整性、所含杂质以及缺陷的多少，因为硅晶体的缺陷和杂质往往是非平衡载流子的复合中心。

少子寿命是一个重要的参数，用于高能粒子探测器的FZ硅的电阻率高达上万Ωcm，少子寿命上千微秒；用于IC工业的CZ硅的电阻率一般在5—30Ωcm

范围内，少子寿命值多要求在100μs以上；用于晶体管的CZ硅的电阻率一般

在30—100Ωcm，少子寿命也在100μs以上；而用于太阳能电池CZ硅片的电

阻率在0.5—6Ωcm，少子寿命应≥10μs。

5. 氧化量：指硅材料中氧原子的浓度。

太阳能电池要求硅中氧含量＜5×1018原子个数/cm3。

6. 碳含量：指硅材料中碳原子的浓度。

太阳能电池要求硅中碳含量＜5×1017原子个数/cm3。

7、晶体缺陷

另外：对于IC用硅片而言还要求检测：

微缺陷种类及其均匀性；

电阻率均匀性；

氧、碳含量的均匀性；

硅片的总厚度变化TTV；

硅片的局部平整度LTV等等参数。

一、我公司在采购中常见的几种硅材料

1.Cell：称为电池片，常常是电池片厂家外销的产品，它实际是一个单元电池。

2.Wafer：这通常指的是硅片，可能是圆片，也可能是方片。

圆片包括：硅切片，硅磨片、硅抛光片、图形片、污渍片、缺损片。

3.Ingot：常常指的是单晶硅锭，且是圆柱形的硅锭，也有用指多晶硅铸锭的。

4.Polysilicon：通常是指多晶硅料，它又分为棒料、块料、碎料。

5.碳头料(goods with carbon)：通常指多晶硅棒的下部接近石墨头的部分

6.横梁料(beam)：通常是指多晶硅棒最上部的横梁，由于其处在硅棒上部，靠近炉

顶部，且过热（生成温度超过1100℃），也常是金属杂质较多的部分，常不

适合于IC工业，而作为太阳电池材料。

7.头尾料（top and tail）：这是指拉制单晶锭的头部和尾部的部分，它由于电阻率

范围不在IC适用范围内，杂质浓度高（如尾料），或缺陷密度大（如头部料）

而被切下报废，但可作太阳电池的原料。

8.埚底料（Pot scrap）：这是指CZ单晶拉制结束后残留于石英埚底部的余料，常用

作太阳电池片的原料。

9.边皮料（Side walls）：

目前理解方法有两种，一种是单晶锭劈成方锭时取下的料，这应是一种比较好的原料，可用于回炉再次拉制单晶锭。

另一种是浇注硅的大方锭六面劈下的废料（由于上方有浮渣，其余五面接触石英，故需剖下），腐浊清洗后才可再用于浇注硅方锭。

10. 硅渣：这通常是指在对多晶棒进行破碎加工时，粒径＜2cm的渣料，不可再用作拉

单晶使用，但可用于浇注硅，用于太阳能电池工业。

11. 瓜子料(Small pot scrap)：这是在清理埚底料时的残渣,大约有1/3以上是石英碎片,

其余

的硅粒上都存有或多或少的石英渣残留物。如果我们把那些＞

1cm的硅粒选出来的话，也必须进行腐浊处理，去掉石英渣，

作成免洗料以后才能送去作浇注用料。

思考题:

1、什么是半导体？

2、半导体硅材料的电性能有哪些特点？

3、简述半导体硅材料的制备工艺(分为多晶硅、单晶硅及硅片三部分)？

4、什么是N型半导体？什么是P型半导体？

5、半导体的少子寿命指的是什么？

6、请正确区分Cell Wafer Ingot和头尾料、埚底料、边皮料、碳头料、横樑料

等硅原料。

7、在硅材料采购中应注意哪几个主要参数？