段輝高-2-半導(dǎo)體中的材料、硅片制作流程-在線瀏覽
2025-04-11 23:56本頁面
【正文】 材料分類 硅 可選擇的 半導(dǎo)體材料 新型半導(dǎo)體電子與光電材料 原子結(jié)構(gòu) 原子由 三種不同的粒子 構(gòu)成：中性 中子和帶正電的質(zhì)子組成原子核，以及圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的帶負(fù)電核的電子，質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相等呈現(xiàn)中性。 圖 碳原子的基本模型 3 電子能級： 原子 級的能量單位是電子伏特，它代表一個電子從低電勢處移動到高出 1V的的電勢處所獲得的動能。 圖 鈉和氯原子的電子殼層 4 化學(xué)鍵 離子鍵 當(dāng) 價電子層電子從一種原子轉(zhuǎn)移到另一種原子上時，就會形成離子鍵，不穩(wěn)定的原子容易形成離子鍵。束縛電子同時受兩個原子的約束，如果沒有足夠的能量，不易脫離軌道 。 在一般的半導(dǎo)體制造中，鋁是最普遍的導(dǎo)體材料，可以用來充當(dāng)器件之間的互連線，而鎢可作為 金屬層之間的互連材料。 8 絕緣體 絕緣體的價電子層不具有束縛松散的電子可用于導(dǎo)電，它有很高的禁帶寬度來分隔開價帶電子和導(dǎo)帶電子。 半導(dǎo)體 半導(dǎo)體材料具有較小的禁帶寬度 ,其值介于絕緣體（ 2eV）和導(dǎo)體之間。 圓片制造中最重要的半導(dǎo)體材料是硅。硅中價層電子的數(shù)目使它正好位于優(yōu)質(zhì)導(dǎo)體（ 1個價電子）和絕緣體（ 8個價電子）的中間。28180?！?； ? 單晶圓片的缺陷少，直徑大，工藝性能好 ； ? 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下只有強堿、氟氣反應(yīng)； ? 機械性能良好。純硅的原子通過共價鍵共享電子結(jié)合在一起。 共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。 其 原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。 N型硅 —— 在 本 征硅中 摻入五價雜質(zhì) 元素（例如磷、 氮），主要載流子為電子。 16 N型 硅 多余電子 磷原子 硅原子 Si P Si Si 17 P型硅 空穴 硼原子 Si Si Si B 硅原子 18 可選擇的半導(dǎo)體材料 元素半導(dǎo)體 ——Ge、 Si ? 最初大量使用的半導(dǎo)體材料是 鍺 。但是鍺 的禁帶 寬度為 0 67 V 熱穩(wěn)定性差最高工作溫度只有 85℃ 。硅幾乎成了半導(dǎo)體的代名詞，全球 硅集成電路 年產(chǎn)值在 2400億美元左右。它們的峰值電子速度也是 硅飽和 速度的 2倍多。目前砷化鎵是化合物半導(dǎo)體的主流材料，全球砷化鎵高頻電子器件 和電路 的年產(chǎn)值 24億美元 。目前在 100 GHz左右的 3mm波段多數(shù)都用磷化銦器件。 ? 實驗 表明， 氮化鎵 具有更好的發(fā)光性能，因此藍(lán)光發(fā)光領(lǐng)域內(nèi)碳化硅已被氮化鎵 代替，目前氮化鎵是藍(lán)光和白光發(fā)光器件的主流材料。 21 半導(dǎo)體材料 的新探索 ?
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