基本簡介
單晶矽
單晶矽
中文別名：矽單晶
英文名：Monocrystalline silicon
 單晶矽
單晶矽是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，一直處於新能源發展的前沿。主要用於半導體材料和太陽能光伏產業。近些年由於太陽能光伏產業的飛速發展，也帶動了矽行業的持續，快速發展。
熔融的單質矽在凝固時矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶矽。單晶矽具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。超純的單晶矽是本徵半導體。在超純單晶矽中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型矽半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型矽半導體。單晶矽的製法通常是先制得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。單晶矽主要用於製作半導體元件。
用途：是製造半導體矽器件的原料，用於製大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。
正文
單質矽的一種形態。熔融的單質矽在凝固時矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶矽(見彩圖)。
單晶矽
單晶矽具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加；有顯著的半導電性。超純的單晶矽是本徵半導體。在超純單晶矽中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型矽半導體；如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度，形成n型矽半導體。
單晶矽的製法通常是先制得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。單晶矽主要用於製作半導體元件。
配圖

 單晶矽棒
單晶矽片生產工藝流程具體介紹如下：
固定：將單晶矽棒固定在加工台上。
切片：將單晶矽棒切成具有精確幾何尺寸的薄矽片。此過程中產生的矽粉採用水淋，產生廢水和矽渣。
退火：雙工位熱氧化爐經氮氣吹掃後，用紅外加熱至300~500℃，矽片表面和氧氣發生反應，使矽片表面形成二氧化矽保護層。
倒角：將退火的矽片進行修整成圓弧形，防止矽片邊緣破裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產生的矽粉採用水淋，產生廢水和矽渣。
分檔檢測：為保證矽片的規格和質量，對其進行檢測。此處會產生廢品。研磨：用磨片劑除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶矽片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規格。此過程產生廢磨片劑。
清洗：通過有機溶劑的溶解作用，結合超聲波清洗技術去除矽片表面的有機雜質。此工序產生有機廢氣和廢有機溶劑。
RCA清洗：通過多道清洗去除矽片表面的顆粒物質和金屬離子。
SPM清洗：用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液，SPM溶液具有很強的氧化能力，可將金屬氧化後溶於清洗液，並將有機污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗矽片可去除矽片表面的有機污物和部分金屬。此工序會產生硫酸霧和廢硫酸。
DHF清洗：用一定濃度的氫氟酸去除矽片表面的自然氧化膜，而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中，同時DHF抑制了氧化膜的形成。此過程產生氟化氫和廢氫氟酸。
APM清洗：APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液組成，矽片表面由於H2O2氧化作用生成氧化膜（約6nm呈親水性），該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕後立即又發生氧化，氧化和腐蝕反復進行，因此附著在矽片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內。此處產生氨氣和廢氨水。
HPM清洗：由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例組成的HPM，用於去除矽表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產生氯化氫和廢鹽酸。
DHF清洗：去除上一道工序在矽表面產生的氧化膜。
磨片檢測：檢測經過研磨、RCA清洗後的矽片的質量，不符合要求的則從新進行研磨和RCA清洗。
腐蝕A/B：經切片及研磨等機械加工後，晶片表面受加工應力而形成的損傷層，通常採用化學腐蝕去除。腐蝕A是酸性腐蝕，用混酸溶液去除損傷層，產生氟化氫、NOX和廢混酸；腐蝕B是鹼性腐蝕，用氫氧化鈉溶液去除損傷層，產生廢鹼液。本項目一部分矽片採用腐蝕A，一部分採用腐蝕B。
分檔監測：對矽片進行損傷檢測，存在損傷的矽片重新進行腐蝕。
粗拋光：​​使用一次研磨劑去除損傷層，一般去除量在10~20um。此處產生粗拋廢液。
精拋光：使用精磨劑改善矽片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下，從而的到高平坦度矽片。產生精拋廢液。
檢測：檢查矽片是否符合要求，如不符合則從新進行拋光或RCA清洗。
檢測：查看矽片表面是否清潔，表面如不清潔則從新刷洗，直至清潔。
包裝：將單晶矽拋光片進行包裝。
主要用途折疊
單晶矽主要用於製作半導體元件。
用途：是製造半導體矽器件的原料，用於製大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等
現在，我們的生活中處處可見“矽”的身影和作用，晶體矽太陽能電池是近15年來形成產業化最快的。
熔融的單質矽在凝固時矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶矽。
單晶矽的製法通常是先制得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。
單晶矽棒是生產單晶矽片的原材料，隨著國內和國際市場對單晶矽片需求量的快速增加，單晶矽棒的市場需求也呈快速增長的趨勢。
單晶矽圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直徑越大的圓片，所能刻製的集成電路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片對材料和技術的要求也越高。單晶矽按晶體伸長方法的不同，分為直拉法（CZ）、區熔法（FZ）和外延法。直拉法、區熔法伸長單晶矽棒材，外延法伸長單晶矽薄膜。直拉法伸長的單晶矽主要用於半導體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽能電池。目前晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。區熔法單晶主要用於高壓大功率可控整流器件領域，廣泛用於大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節能燈、電視機等系列產品。目前晶體直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用於集成電路領域。
由於成本和性能的原因，直拉法（CZ）單晶矽材料應用最廣。在IC工業中所用的材料主要是CZ拋光片和外延片。存儲器電路通常使用CZ拋光片，因成本較低。邏輯電路一般使用價格較高的外延片，因其在IC製造中有更好的適用性並具有消除Latch－up的能力。
矽片直徑越大，技術要求越高，越有市場前景，價值也就越高。