微电子工艺 硅的晶体结构.pdf

非晶体 ：原子不再具有 第一章 硅的晶体结构及 长程有序性，其中的化 硅圆片的制备 学键的键长和方向会在 一定范围内变化——二 氧化硅。 本章内容 硅晶体结构的特点 多晶体 ：彼此间随机 晶向、晶面、堆积模型 取向的小单晶（晶粒） 硅晶体中缺陷和杂质 的聚集体，在工艺过程 中这些单晶的晶胞大小 晶体生长与单晶制备 和取向时常发生变化， 硅片的制备 长程无序－－多晶硅。 自然界中没有游离态的硅，以硅 单晶体 ：几乎所有的原子 土和硅酸盐的形式存在，硅土占地壳 占据安排良好的规则的位 的1/4。 置（晶格），具有长程有 固体材料依据原子有序度分为: 序性－－硅、锗和砷化镓 单晶体、多晶体、非晶体 等半导体衬底大多采用这 种材料。 1 1.1 硅晶体结构的特点 1.1.1 硅的晶胞 晶格内包含着两类不等价的硅原 子。一类处于立方体的面心和顶角（A 硅晶体具有金刚石晶格的晶体结构它可以看 ）；另一类处于立方体的体对角线上 成是两个面心立力晶格套合而成，每个硅原子有4个最 （B）；两类原子数目相同。 邻近的共价键原子。 两套面心立方格子的原子，他们 硅的晶格常数a=5.4305Å 的近邻组成一个正四面体结构，这4个 原子的空间取向随不同套面心立方格 简单的几何学计算表明，最邻近 子而不同。 原子的间距是2.35 Å 。 所以硅晶体的晶格为复式晶格 （晶格 硅的晶体结构 中有2中不同的等价原子） 1.1.4 晶体内部的空隙 1.1.2 硅原子密度 顶角上8个原子分别属于8个 原子半径：晶体中最小原子间距的二分之一为硬球 晶胞，面心上6个原子分别属于2 （原子）半径，又称共价半径。硅原子的半径为： 个晶胞，内部对角线上的4个原 r 3a / 8 ≈1.17 子完全属于该晶胞，每个晶胞含 3