硅材料是目前主要的元素半导体材料，用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池等领域，是电子工业的基础材料。热氧化是硅平面技术中一项重要的工艺，硅与含有氧化物质的气体，如水汽和氧气在高温下进行化学反应，在硅片表面产生一层致密的二氧化硅(SiO2)绝缘薄膜，具有稳定的化学性质，在集成电路制造中有广泛的应用。

常用规格（点击可在线购买）：

2英寸硅片  |  3英寸硅片  |  4英寸硅片  |  6英寸硅片  | 8英寸硅片

晶向： <111>  |  <100>  |  <110>

掺杂：N型 (Phosphorous, Antimony, Arsenic掺杂)   |  P型 (Boron掺杂)  |  高阻 (无掺杂)

电阻率：0.001-0.01 ohm.cm   |  1-10 ohm.cm   |  >5000 ohm.cm (高阻)

抛光：单面抛光  |  双面抛光

2英寸热氧化硅片  |  4英寸热氧化硅片  |  6英寸热氧化硅片

氧化：单面氧化  |  双面氧化

抛光：单面抛光  |  双面抛光

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硅材料的物化性质

硅材料硬而脆（Mohs 7.0）；禁带宽度1.12eV；对光的吸收处于红外波段，具有高发射率和折射率（3.42）；硅具有明显的热传导和热膨胀性质（线性膨胀系数2.6*10^-6/K），硅熔化体积缩小，凝固时膨胀，有较大的表面张力系数（表面张力720 dyn/cm）；室温下硅无延展性，温度高于800度有明显塑形，在应力作用下容易发生塑性形变，硅的抗拉力大于抗减应力，在加工中容易产生弯曲和翘曲。

硅的化学性质比较稳定，常温下无自由态存在，以SiO2以及硅酸盐的形式存在，常温下容易与混合酸、活性碱反应；高温下化学性质活泼（容易与Cl2，O2， N2反应)，与熔融的金属如Mg/ Cu/ Fe/ Ti/ W/ Mo生成硅化合物，与Cu2+/ Pb2+/ Ag+/ Hg+等金属发生置换反应。

单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体，在超纯单晶硅中掺入一定量的电学杂质（掺杂剂），能控制单晶硅的导电类型和电阻率，实际应用中选择何种掺杂剂取决于掺杂剂在硅熔体中的分凝系数、蒸发系数及所需的掺杂。微量的ⅢA族元素如B/Al/Ga/In可提高其导电的程度，形成p型硅半导体；如掺入微量的ⅤA族元素如P/As/Sb也可提高导电程度，形成n型硅半导体。

硅单晶属于立方晶体结构，在晶面上的原子密度是以111>110>100的次序递减，因此扩散速度及腐蚀速度是以111<110<100方向递增。不同晶面、晶向性质有所差异，微电子工艺是基于不同产品特性，采用不同晶面的硅片作为衬底材料的。<100>或<110>的晶圆是MEMS中用途广泛的晶面，在实现腐蚀的过程中，湿法蚀刻主要依靠不同晶面的腐蚀速率之间的差异来实现，如悬架梁、桥、凹坑结构的实现中，采取100面的晶圆加工，沿<110>晶向做掩膜，在碱性溶液中腐蚀，可以实现与100面夹角54.7度的 {111} 光滑面，常用于压力传感器等结构的制作。湿法腐蚀110面硅片时，表现出与100面硅片不同的特性，在110面硅片上腐蚀制作出垂直于衬底的 {111} 面，可以提供大面积、高质量的光学表面，在光学领域有广泛的应用。<111>方向的原子表面密度高，该面较为坚固比较适合高功率的元件。

目前单晶硅制备的主要技术是直拉法（CZ）与区熔法（FZ）。直拉法工艺投料量大，易于调整热场，获得合理的径向和轴向温度梯度，因而能够制备完整性良好的大直径单晶，容易获得无位错单晶，并可降低微缺陷密度。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。区熔法工艺可以多次提纯，且无需坩埚的特点使晶体生长过程不会被坩埚材料污染，且由于硅中杂质的分凝和蒸发效应，区熔法特别适用于制备高纯硅单晶，另外，区熔法制备硅单晶氧、碳含量较低，载流子浓度较低，适用于用于制备高阻硅单晶。区熔法单晶硅主要用于高压大功率可控整流器件领域。  

关于区熔法单晶硅

本征及超高阻区熔硅单晶（FZ-Silicon）：通过区熔工艺拉制的低杂质含量、低缺陷密度，晶格结构完美的硅单晶，晶体生长过程中不引入任何杂质，其电阻率通常在1000Ω•cm 以上，主要用于制作高反压器件和光电子器件。

中子辐照区熔硅单晶（NTDFZ-Silicon）：本征区熔硅单晶通过中子辐照可获得高电阻率均匀性的硅单晶，保证了器件制作的成品率和一致性。主要用于制作硅整流器（SR）、可控硅（SCR）、巨型晶体管（GTR）、晶闸管（GRO）、静电感应晶闸管（SITH）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、超高压二极管（PIN）、 智能功率器件（SMART POWER）、功率集成器件（POWER IC）等，是各类变频器、整流器、大功率控制器件、新型电力电子器件的主体功能材料，也是多种探测器、传感器、光电子器件和特殊功率器件等的主体功能材料。

气相掺杂区熔硅单晶（GDFZ-Silicon）：利用杂质的扩散机理，在用区熔工艺拉制硅单晶的过程中加入气相杂质，从根本上解决了区熔工艺掺杂困难的问题，可得到任意导电型号、宽电阻率范围、电阻率均匀性与中子辐照相当的大直径低成本区熔气掺硅单晶，其电阻率在0.01-200Ω.cm，少子寿命达500-2000s，径向电阻率不均匀性≤10%，。适用于制作各类半导体功率器件、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、高效太阳能电池等。

直拉区熔硅单晶（CFZ-Silicon）：采用直拉与区熔两种工艺相结合的方式拉制硅单晶，产品质量介于直拉单晶和区熔单晶之间。可掺入特殊元素例如镓（Ga）、锗（Ge）等。采用直拉区熔法制备的新一代CFZ太阳能硅片，其各项性能指标均远优于当前全球光伏产业使用的各类硅片，太阳能电池转换效率高达24-26%。产品主要应用于特殊结构、背接触、HIT等特殊工艺制作的高效太阳能电池上，并更为广泛的用于LED、功率器件、汽车、卫星等众多产品和领域中。 

硅片的氧化技术

硅与含有氧化物质的气体，例如水汽和氧气在高温下进行化学反应，在硅片表面产生一层致密的二氧化硅(SiO2)薄膜，这是硅平面技术中一项重要的工艺。目前普遍采用干氧-湿氧-干氧交替的氧化方法制备二氧化硅薄膜，热氧化工艺生长的二氧化硅薄膜具有无定形玻璃状结构，这种结构的基本单元是一个由Si-O原子组成的正四面体。硅是一种半导体材料，二氧化硅则是一种上好的绝缘材料，具有极其稳定的化学性质，优良特性使其在集成电路制造中有着非常广泛的应用：

掩蔽杂质：二氧化硅对杂质的扩散起到掩蔽作用。在集成电路制造中，几种常用的杂质如硼、磷、砷等在二氧化硅膜中的扩散要比它们在硅中的扩散慢很多。因此，在制作半导体器件的各个区（如晶体管的源漏区）时，最常采用的方法是首先在硅晶圆片表面生长一层氧化膜，经过光刻、显影后，再刻蚀掉需掺杂区域表面的氧化膜，从而形成掺杂窗口，通过窗口选择性地将杂质注入相应的区域中。

栅氧化层：在MOS/CMOS集成电路的制造工艺中，通常用siO2作为MOS晶体管的绝缘栅介质，即栅氧层。

介质隔离：集成电路制作中的隔离方法有PN结隔离和介质隔离，其中介质隔离通常选择的就是siO2氧化膜。例如CMOS工艺中的场氧（用来隔离PMOS和NMOS晶体管）就是siO2膜，用来隔离PMOS管和NMOS管的有源区。

绝缘介质：二氧化硅是良好的绝缘体，因此对于多层金属布线结构，它用作上下两层金属之间的绝缘介质，可防止金属之间发生短路。