為了要達(dá)到對半導(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。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，從錠條的一端開始形成一定長度的熔化區(qū)域。利用雜質(zhì)在凝固過程中的分凝現(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（見區(qū)熔法晶體生長）。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。但很多的器件結(jié)構(gòu)要求厚度為微米量級的薄層單晶。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從熔體中拉制單晶：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，熔體依靠表面張力也被拉出液面，同時結(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從汽相中生長單晶。前兩種方法用來生長體單晶，用提拉法已經(jīng)能制備直徑為200毫米,長度為1～2米的鍺、硅單晶體。后兩種方法主要用來生長薄層單晶。這種薄層單晶的生長一般稱外延生長，薄層材料就生長在另一單晶材料上。

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)晶原理的外延生長方法稱液相外延；采用從汽相中生長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，然后通過真空蒸發(fā)、濺射等物理過程使源材料變?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)體雖然沒有單晶制備的問題，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)是在晶體生長過程中同時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，除了決定于生長方法本身以外，還決定于生長條件的選擇。例如用提拉法生長時雜質(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)則對流的影響而產(chǎn)生雜質(zhì)分布的起伏。

此外,無論采用哪種晶體生長方法,生長過程中容器、加熱器、環(huán)境氣氛甚至襯底等都會引入雜質(zhì)，這種情況稱自摻雜。晶體缺陷控制也是通過控制晶體生長條件（例如晶體周圍熱場對稱性、溫度起伏、環(huán)境壓力、生長速率等）來實現(xiàn)的。

隨著器件尺寸的日益縮小，對晶體中雜質(zhì)分布的微區(qū)不均勻和尺寸為原子數(shù)量級的微小缺陷也要有所限制。因此如何精心設(shè)計，嚴(yán)格控制生長條件以滿足對半導(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中心問題。