硅砂是如何变成半导体的？半导体有哪些特性

以下内容中，小编将对半导体的相关内容进行着重介绍和阐述，希望本文能帮您增进对半导体的了解，和小编一起来看看吧。

一、半导体具备的特性

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗，湿度每升高10度，它的电阻率就要减小到原来的1／2。温度的细微变化，能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性，可以制作感温元件——热敏电阻，用于温度测量和控制系统中。值得注意的是，各种半导体器件都因存在着热敏特性，在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小；无光照时，电阻率很大。例如，常用的硫化镉光敏电阻，在没有光照时，电阻高达几十兆欧姆，受到光照时．电阻一下子降到几十千欧姆，电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性，制作出多种类型的光电器件，如光电二极管、光电三极管及硅光电池等．广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中，掺人极微量的杂质元素，就会使它的电阻率发生极大的变化。例如．在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素，其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm．也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素，人为地精确地控制半导体的导电能力，制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说，几乎所有的半导体器件，都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

二、硅砂是如何变成半导体的

半导体原材料是常见硅砂，但要变成芯片用的材料，需 3 步高难度加工。

1、第一步：从硅砂到多晶硅，提纯是核心

硅砂主要成分为二氧化硅，先与焦炭反应生成 98% 纯度的 “工业硅”，再经化学方法（如氯硅烷还原法）提纯，最终得到 99.9999999%（9 个 9）的多晶硅 ——1 吨材料中杂质不到 1 克，否则会导致芯片失效。

2、第二步：从多晶硅到单晶硅，“拉晶” 决定质量

多晶硅是杂乱晶体，芯片需规则的单晶硅，靠 “拉晶” 实现：多晶硅在 1420℃下熔化成液态，插入 “单晶硅籽晶” 缓慢旋转提拉，熔融硅沿籽晶结构凝固成 “单晶硅棒”。拉晶速度、温度需严格控制，目前顶尖技术能做出直径 300 毫米（12 英寸）的硅棒，越大切割的晶圆越多、成本越低。

3、第三步：从单晶硅棒到晶圆，切割与抛光不能差

单晶硅棒先磨平、切成长度固定的段，再用金刚石锯片切成 0.5-1 毫米厚的 “晶圆”，之后经多道抛光，使表面粗糙度小于 1 纳米（如镜面），最后镀氧化膜保护。至此原材料准备完成，可用于制作芯片电路。

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