為了要達(dá)到對(duì)半導(dǎo)體材料的雜質(zhì)原子和晶體缺陷這種既要限制又要利用的目的，需要發(fā)展一套制備合乎要求的半導(dǎo)體材料的方法，即所謂半導(dǎo)體材料工藝。這些工藝大致可概括為提純、單晶制備和雜質(zhì)與缺陷控制。

半導(dǎo)體材料的提純“主要是除去材料中的雜質(zhì)。提純方法可分化學(xué)法和物理法。

化學(xué)提純是把材料制成某種中間化合物以便系統(tǒng)地除去某些雜質(zhì)，最后再把材料（元素）從某種容易分解的化合物中分離出來(lái)。物理提純常用的是區(qū)域熔煉技術(shù)，即將半導(dǎo)體材料鑄成錠條，從錠條的一端開(kāi)始形成一定長(zhǎng)度的熔化區(qū)域。利用雜質(zhì)在凝固過(guò)程中的分凝現(xiàn)象，當(dāng)此熔區(qū)從一端至另一端重復(fù)移動(dòng)多次后，雜質(zhì)富集于錠條的兩端。去掉兩端的材料，剩下的即為具有較高純度的材料（見(jiàn)區(qū)熔法晶體生長(zhǎng)）。此外還有真空蒸發(fā)、真空蒸餾等物理方法。鍺、硅是能夠得到的純度最高的半導(dǎo)體材料，其主要雜質(zhì)原子所占比例可以小于百億分之一。

半導(dǎo)體材料的單晶制備：為了消除多晶材料中各小晶體之間的晶粒間界對(duì)半導(dǎo)體材料特性參量的巨大影響，半導(dǎo)體器件的基體材料一般采用單晶體。單晶制備一般可分大體積單晶(即體單晶)制備和薄膜單晶的制備。體單晶的產(chǎn)量高，利用率高，比較經(jīng)濟(jì)。但很多的器件結(jié)構(gòu)要求厚度為微米量級(jí)的薄層單晶。由于制備薄層單晶所需的溫度較低，往往可以得到質(zhì)量較好的單晶。

具體的制備方法有：

①?gòu)娜垠w中拉制單晶：用與熔體相同材料的小單晶體作為籽晶，當(dāng)籽晶與熔體接觸并向上提拉時(shí)，熔體依靠表面張力也被拉出液面，同時(shí)結(jié)晶出與籽晶具有相同晶體取向的單晶體。
②區(qū)域熔煉法制備單晶：用一籽晶與半導(dǎo)體錠條在頭部熔接，隨著熔區(qū)的移動(dòng)則結(jié)晶部分即成單晶。

③從溶液中再結(jié)晶。

④從汽相中生長(zhǎng)單晶。前兩種方法用來(lái)生長(zhǎng)體單晶，用提拉法已經(jīng)能制備直徑為200毫米,長(zhǎng)度為1～2米的鍺、硅單晶體。后兩種方法主要用來(lái)生長(zhǎng)薄層單晶。這種薄層單晶的生長(zhǎng)一般稱外延生長(zhǎng)，薄層材料就生長(zhǎng)在另一單晶材料上。

這另一單晶材料稱為襯底，一方面作為薄層材料的附著體，另一方面即為單晶生長(zhǎng)所需的籽晶。襯底與外延層可以是同一種材料(同質(zhì)外延)，也可以是不同材料（異質(zhì)外延）。采用從溶液中再結(jié)晶原理的外延生長(zhǎng)方法稱液相外延；采用從汽相中生長(zhǎng)單晶原理的稱汽相外延。液相外延就是將所需的外延層材料(作為溶質(zhì)，例如GaAs)，溶于某一溶劑（例如液態(tài)鎵）成飽和溶液，然后將襯底浸入此溶液，逐漸降低其溫度，溶質(zhì)從過(guò)飽和溶液中不斷析出，在襯底表面結(jié)晶出單晶薄層

。汽相外延生長(zhǎng)可以用包含所需材料為組分的某些化合物氣體或蒸汽通過(guò)分解或還原等化學(xué)反應(yīng)淀積于襯底上，也可以用所需材料為源材料，然后通過(guò)真空蒸發(fā)、濺射等物理過(guò)程使源材料變?yōu)闅鈶B(tài)，再在襯底上凝聚。

分子束外延是一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的真空蒸發(fā)工藝。利用這種方法可以精確控制射向襯底的蒸氣速率，能獲得厚度只有幾個(gè)原子厚的超薄單晶，并可得到不同材料不同厚度的互相交疊的多層外延材料。非晶態(tài)半導(dǎo)體雖然沒(méi)有單晶制備的問(wèn)題，但制備工藝與上述方法相似，一般常用的方法是從汽相中生長(zhǎng)薄膜非晶材料。

硅半導(dǎo)體材料中雜質(zhì)和缺陷的控制：雜質(zhì)控制的方法大多數(shù)是在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中同時(shí)摻入一定類型一定數(shù)量的雜質(zhì)原子。這些雜質(zhì)原子最終在晶體中的分布，除了決定于生長(zhǎng)方法本身以外，還決定于生長(zhǎng)條件的選擇。例如用提拉法生長(zhǎng)時(shí)雜質(zhì)分布除了受雜質(zhì)分凝規(guī)律的影響外，還受到熔體中不規(guī)則對(duì)流的影響而產(chǎn)生雜質(zhì)分布的起伏。

此外,無(wú)論采用哪種晶體生長(zhǎng)方法,生長(zhǎng)過(guò)程中容器、加熱器、環(huán)境氣氛甚至襯底等都會(huì)引入雜質(zhì)，這種情況稱自摻雜。晶體缺陷控制也是通過(guò)控制晶體生長(zhǎng)條件（例如晶體周圍熱場(chǎng)對(duì)稱性、溫度起伏、環(huán)境壓力、生長(zhǎng)速率等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

隨著器件尺寸的日益縮小，對(duì)晶體中雜質(zhì)分布的微區(qū)不均勻和尺寸為原子數(shù)量級(jí)的微小缺陷也要有所限制。因此如何精心設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制生長(zhǎng)條件以滿足對(duì)半導(dǎo)體材料中雜質(zhì)、缺陷的各種要求是半導(dǎo)體材料工藝中的一個(gè)中心問(wèn)題。