半导体材料特性分析

等离子体状态

书接上节，常见的物质的第四种自然状态是等离子体状态。我们比较熟知的恒星天体就是等离子体态的一个例子。当然，它和我们最常见到的固体、液体或气体的定义的定义不相符合。等离子体态可以被定义为高能电离原子或分子的集合。等离子体态可以用在半导体工艺流程中的工艺气体方面，由于其高能量的特点，可以应用于高能射频(RF)领域。它们在半导体技术中作为激励源，用于引起气体混合物中的化学反应。它们的优点之一是可以以更低的温度来输送能量，比传统的系统，如烤箱的对流加热温度要更低。

物质的性质

所有的物质都可以根据它们的化学成分和由这些成分决定的物质性质来区分。在本节中，介绍几个关键属性定义的，需要着重理解并且熟练使用这些半导体材料的属性和化学品的属性。

温度

一种化学物质与其他化学品所处的温度，对它们之间的化学反应有很大的影响，尤其是在氧化管或等离子蚀刻这些典型工艺中。此外，只有了解和控制它们的使用温度，才能安全使用某些化学品。常见的有三个温标来表示物质的温度。它们是华氏温度、摄氏温度和开尔文温度(如下图所示)。

华氏温标是由德国物理学家加布里埃尔·华氏发明的，这个温度是用水和盐的溶液来定义的。他指定了溶液的冰点温度华氏零度(0°F)的值。不幸的是，纯水在什么温度下结冰，这个温度更有用，我们最终得到了华氏温标水的冰点是32华氏度，沸点是212华氏度，两者之间是180华氏度的差值。

摄氏或摄氏度在科学研究中更受欢迎。它更合理地将水的冰点设为0℃，沸点设为100℃。注意这里两点之间的温度正好是100°C，这意味着以摄氏温标测量的1°的温度变化，用华氏温标需要更多的度数变化。

第三种温标是开尔文温标。它使用的比例因子和摄氏温标相同，但它是以绝对零度为基础的。绝对零度是理论上的所有原子运动停止的温度。该值对应于-273°C。在开氏温标上，水在273 K结冰，在373 K沸腾。

密度，比重和蒸汽密度

物质的一个重要性质是密度。当我们说某物密度大时，我们指其每单位体积的质量或重量较大。软木塞的密度小，它比同等体积的铁的轻。密度表示为每立方厘米的重量。水可作为一种标准的参照材料，1 cm3的水(在4°C时)称重为1g。硅的密度相对于水来说是2.3。因此，一片硅为1 cm3(1立方厘米)体积下，重量是2.3克。

比重是指液体和气体在4℃时的密度。它是一种物质的密度与水的密度之比。汽油的比重为0.75，这意味着它的密度是水的75%。

蒸汽密度是气体在特定温度和压力条件下的密度，以空气为基准，1立方厘米有一个指定的密度，设为1(1)。氢的蒸汽密度是0.60，也就是百分之六十密度:放在相同体积的容器中，氢气的重量比类似的空气轻60%。  

审核编辑：汤梓红