半導體材料廠設計(engineeringdesignofsemiconductingmaterialsplant)

采用化學及物理冶金方法，生產導電性能略低于金屬的材料的工廠設計。半導體材料的電阻率介于金屬導體(10^-5～10^-6Ω•cm)和絕緣體(10¹⁶～10¹⁵Ω•cm)之間，按其結構不同分為元素半導體(硅、鍺半導體)和化合物半導體(以砷化鎵、磷化鎵、磷化銦等Ⅲ一V族化合物半導體為主)，前者產量占半導體材料總產量的大部分。

半導體材料廠設計范圍主要包括工業(yè)硅廠設計、硅材料廠設計和鍺廠設計。工業(yè)硅為制取半導體硅材料的主要原料。

簡史工業(yè)硅廠的建設始于蘇聯(lián)(1938年)和法國(1940年)，二氧化鍺的工業(yè)生產始于德國(1930年)，20世紀40年代末和50年代初，美國開始鍺和硅半導體材料的工業(yè)化生產。70年代以后，鍺在半導體材料方面的應用大部分為硅材料所取代，鍺生產的重點已轉向紅外光學材料和催化劑等方面。半導體鍺在鍺產品中已不占主要地位。90年代初在美國半導體鍺僅占其鍺總需求量的7％，新設計的鍺廠多非單純的半導體材料廠。

1970年前后，最重要的半導體化合物砷化鎵在美、日等國開始工業(yè)生產。

中國工業(yè)硅、半導體鍺及硅材料廠的設計建設均始于50年代后期，半導體材料廠的建設以硅材料廠為主。

設計主要內容為：產品與設計規(guī)模和工藝流程。

產品與設計規(guī)模半導體材料廠的主要產品為多晶、單晶及片(硅片、鍺片或砷化鎵片等)，鍺廠產品一般不僅限于半導體材料，其主要產品還有用于光導纖維的二氧化鍺、催化劑的四氯化鍺和紅外光學器件的鍺片。

工業(yè)硅廠的主要產品為用于硅鋁合金的工業(yè)硅，其余重要產品還有用于硅鋼、有機硅、耐高溫材料等方面的各級工業(yè)硅產品。半導體材料用工業(yè)硅只占其總產量的小部分。

硅材料廠可包括或不包括硅多晶生產部分，硅多晶集中在化工廠附近建廠，可以充分利用化工生產的氯化氫和達到適當?shù)慕洕?guī)模。硅材料廠設計包括多晶部分時，除應與硅片產量的規(guī)模相平衡外，亦可根據(jù)市場需要將部分多晶產品作為商品出售。

鍺廠及工業(yè)硅廠的設計規(guī)模，一般均根據(jù)其多種產品的市場需要綜合確定。

工藝流程半導體材料生產工藝一般均包括高純金屬(多晶)制取、單晶拉制和片加工三個部分。高純金屬制取包括原料的化學提純和金屬還原過程，化合物半導體一般由兩種以上的高純金屬合成，單晶拉制通常采用直拉和區(qū)熔兩類方法。片加工包括切片、磨片和拋光過程。

技術特點半導體材料為高純產品，對生產環(huán)境的潔凈度要求高。工業(yè)硅的生產主要采用電爐熔煉，電力供應須充足、可靠，且價格低廉。