文档介绍：半导体(半导体材料)及半导体元件制程和市场概况
目录
半导体(半导体材料)简介
半导体材料的几种制备技术
半导体发展简史
半导体材料的基本制程
半导体市场
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一半导体(半导体材料)简介
半导体(semiconductor):
指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内以硅、锗、***化镓、氮化镓等为代表的材料。
Ge
GaAs
半导体材料特性:
掺杂性在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质,其导电能力将会成百万倍地增加,如半导体二极管、三极管等。
热敏性在一些情况下温度变化20倍,电阻率变化可达百万倍以上。
光敏性在光的照射下,电路中产生电流或电流变化。半导体光电效应分为两类,一种光照改变电阻值,称为内光电效应,一种光照下产生一定的电动势,称为阻挡层光电效应。
另外,半导体还具有负电阻率温度特性:半导体材料在受热后电阻率随温度升高而迅速减小;压阻效应:半导体在受到压力后能带结构发生相应变化,从而电阻发生变化;磁敏感特性:半导体在磁场中会产生霍尔效应、磁阻效应等,热电效应:是指把热能转变为电能的过程,其中最重要的是温差电现象等其他特性。
半导体材料的分类
半导体材料可按化学组成来分,再将结构与性能比较特
殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。
可分为:元素半导体
无机化合物半导体、
有机化合物半导体
非晶态与液态半导体
固溶体半导体
超晶格半导体等
按半导体制造技术可分为:集成电路器件,分立器件、
光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类
二半导体材料的几种制备技术
分子束外延技术(MBE)
在超高真空条件下,由分子束源产生的分子束不受碰撞地直接喷射到受热的洁净衬底表面,在表面上迁徙,吸附或通过反射或脱附过程离开表面,生长出高质量的材料。
金属有机化学汽相淀积技术(MOCVD)
使用氢气将金属有机化合物蒸汽和气态非金属氢化物送入反应式加热的衬底上,通过热分解反应而最终在其上生长出外延层。
半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术
利用MBE 或MOCVD等技术首先生长半导体微结构材料如AlGaAs/GaAs2DEG等,进而结合高空间分辨电子束曝光直写,湿法或干法刻蚀和聚焦离子束注入隔离制备纳米量子线和量子点,即常说的所谓自上而下的制备技术。
应变自组装纳米量子点线结构生长技术
主要用于描述具有较大晶格失调而界面能较小的一支结构材料生长行为。
三半导体发展简史
1947年
贝尔实验室发明第一支晶体管
1950年
制成具有PN结的锗晶体管
1954年
贝尔实验室的Chapin等人发表PN结硅太阳能电池
1958年至1959年
德州仪器公司的Kilby和仙童半导体公司的Noyce分别单独发明了在锗和硅衬底上集成数个晶体管和电阻、电容的集成电路
1962年
Hall等人研制成功第一个半导体激光二极管。
1963年
贝尔实验室发明互补式金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOS)器件
1965年
摩尔定律问世
1966年
IBM公司发明动态随机存储器DRAM
1970年
英特尔发明第一个微处理器4004
1998年
T)
2004年
杨福良等人研制成功栅长仅为5nm的纳米线FinFET器件
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四半导体材料的基本制程
晶园制作
Wafer Creation
芯片制作
Chip Creation
后封装
Chip Packaging
第1部分 晶园制作
多晶生成
Poly Silicon Creation 1
1 目前半导体制程所使用的主要原料就是晶园(Wafer),它的主要成分为硅(Si),而富含硅的物质非常普遍,如沙子(Sand),它的主要成分为二氧化硅(SiO2)。
2 将沙子经过初步的提炼,获得具有一定纯度的硅,再经过一些步骤提高硅的纯度,即可得到半导体制程所使用的非常高纯度的硅。
3 之后便是生成多晶硅(Poly Silicon)。