如何了解高纯物质的纯度呢？高纯物质的纯度常用主体物质占总物料的重量的百分数来表示。如99。999%的高纯三氯氢硅，就是每单位重量物质中占三氯氢硅99。999%，在分析过程中，是从物料中取出小量的物料来测定其中的杂质含量，因此高纯物质的纯度可用下式来表示：纯度=试料重量－杂质的重量/试料重量×100%
在分析中，同一物质硅中若要求分析的杂质越多，相对分析检出来的杂质元素越少，其纯度就越高。 表示纯度的方法形式不外乎下列几种：
a 、重量百分含量：
纯度=（体积×比重-杂质重量）/体积×比重×100%
b 、ppm=10-4%=1/1000000(可以是重量比也可以是体积比)百万分之一。
c 、ppb=10-7%=1/1000000000(十亿万分之一)
d、ppba是用杂质原子数与主体原子数的比来表示纯度的。 四、硅的物理化学性质； 1、硅的物理性质：
硅是周期表中的四族元素，在自然界中含量非常丰富，仅次于氧而居二位。由于硅氧键很稳定，在自然界中硅无自由状态，主要以SiO2及硅酸盐的形式存在。
硅有结晶型和无定型两种，结晶硅是一种有灰色金属光泽的晶体，与金刚石具有类似的晶格，性质硬而脆，有微弱的导电性，
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属于半导体，硅的固有物理性质。见表1 表1 硅的物理性质 性 质 原子量 数 量 28.080 性 质 数 量 2本征载流子浓1.5×1010㎝度 伏·秒 /原子密度 5.0×1022原子/硅单晶本征电230000o-㎝ ㎝3 阻率 界电常数 沸点 熔点 临界温度 11.7±0.2 3145℃ 1416±4℃ 4920℃ 密度 结构检查 晶格常数 禁带宽度 电子迁移率 2.33克/㎝3 金刚石型晶格 5.42A 1.115±0.008eV 1350±100㎝2/伏比热（18～0.186卡/克·度 秒 100℃） 表面张力 硬度 720达因/厘米 7.0莫氏硬度 3.420 比热 蒸发热 升华热 0.219卡/克·度 71千卡/克分子 （18+2）×103焦折射率 耳/克 熔解热 10% 12.1千卡/克分凝固时的膨胀 ±子 熔融潜热 425±64卡/克 线型热胀系数 （2.6±0.3）×10-6/℃ 热传导率 卡/秒·厘米·℃粉1450大气压 第 7 页 共 73 页
临界压力 空穴迁移率 2480±15 ㎝ /伏·秒 2.硅的化学性质：
硅一般呈四价状态，其正电性较金属低，在某些硅化合物中硅呈阴离子状态，硅的许多化合物及在许多化学反应中的行为与磷很相似。
硅极易与卤素化合，生成SiX4型的化合物，硅在红热温度下与氧反应生成SiO2,在 1000℃以上与氮反应，生成氮化硅。
晶体硅的化学性质很不活泼，在常温下很稳定，不溶于所有的酸（包括氢氟酸在内）。但能溶于HNO3～HF的混合溶液中。其反应如下：
Si+4HNO3→SiO2+4NO2↑+2H2O SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
综合反应式为
Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2+4H2O
硅和烧碱反应则生成偏硅酸钠和氢。
Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑
硅在高温下，化学活泼性大大增加。硅和熔融的金属如Mg、Cu、Fe、N2等化合形成硅化物。
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第一章 气体的净化
§1-1常用气体及气体净化的意义
在半导体材料中，最常用的气体是氢气、氮气、氩气。 制备半导体材料生产过程中，材料的质量好坏，取决于气体净化的好坏，是一个重要的因素。而硅材料生产中常常用气体作为载流气体及利用氢气做还原剂，不公需要的量大，而且对气体的纯度要求也越来越高，在多晶硅生产中一般要求气体的纯度在99。999%以上。其中含氧量要小于5ppm，水的露点要低于-50℃以下，（39ppm），硅外延生长对气体纯度的要求更高。
目前工业气体的纯度都有比较低，杂质含水量量较高，中很多工厂生产的氢气几乎都是用电解水的方法，其纯正度一般只有98%，还有2%的杂质如水、氧、二氧化碳、一氧化碳等杂质。这些杂质的存在对多、单晶硅及外延影响很大，某些分析证明，氢气中含氧大于20ppm，水的露点大于-30℃时，在硅棒的生长方向（径向）上生成了数量不等的分层结构，即多晶硅夹层现象，严重者用肉眼可以直接从硅棒的横断面上看到一圈一圈的象树木生长“年轮”一样的明显图像，这些夹层的存在对单晶硅的生长带来大的影响，在真空条件下生长单晶硅时，会造成熔融硅从熔区（或坩埚）中溅出，轻者有“火焰”一样往外冒花（即所谓的“放花”现象），严重者会崩坏加热线圈（或加热器和石英坩埚），甚至造成生产无法进行下去（这些现象称为硅跳现象），而一般常见现象为熔区表
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面（或熔体表面）浮渣很多，致使多次引晶不成等等。
对硅外延层的影响，当氢气中含氧量为75ppm时，生长出质地低劣的多坑外延层。而氢中含水量在100ppm时（即露点-42℃），将使外延层生长多晶材料。
氢中含有CO2、CO时使衬底氧化，硅在氧化的衬底上沉积生长成多晶硅。
在硅材料生产中，常用氮气和氩气作保护气体或载流气体。其工业气体的纯度比较低，这些气体中的的杂质存在，同样会造成硅材料的氧化。
由上所述，气体的净化对于提高半导体材料的质量是有着十分重要的意义的。
§1-2常用气体的种类及简单性质
一、 气体的种类及简单性质
在半导体工业中，常用的气体有氢气、氮气、氩气等。其简单性质见表2
表2 几种常用气体的简单性质 气分体子名式 称 分子在0℃及量 760mm比重（对在0℃及760mm760mmHg柱下的沸点 温度℃ 密度Kg/l Hg下的空气） Hg的克密度g/l 分子体积 第 10 页 共 73 页
多晶硅生产工艺学
