半導(dǎo)體論文格式

　　半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)對(duì)半導(dǎo)體的應(yīng)用甚為重要，因?yàn)椴挥玫男再|(zhì)決定著不同的用途。接下來(lái)是小編帶來(lái)的半導(dǎo)體論文，希望對(duì)你有所幫助~

　　半導(dǎo)體論文格式

　　摘要：本文主要介紹半導(dǎo)體材料的分類、特征、制備工藝、應(yīng)用、半導(dǎo)體的特性參數(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀戰(zhàn)略地位等。半導(dǎo)體的發(fā)展與器件緊密相關(guān)。1941年用多晶硅材料制成檢波器，是半導(dǎo)體材料應(yīng)用的開始，1948~1950年用切克勞斯基法成功的拉出了鍺單晶，并用它制成了世界上第一個(gè)具有放大性能的鍺晶體三極管。1951年用四氯化硅鋅還原法制出了多硅晶，1952年用直拉法成功拉出世界上第一根硅單晶，同年制出了硅結(jié)型晶體管，從而大大推進(jìn)了半導(dǎo)體材料的廣泛應(yīng)用和半導(dǎo)體器件的飛速發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體材料 導(dǎo)電能力 單晶片 電阻率 電子

　　一、半導(dǎo)體材料的分類；

　　半導(dǎo)體材料是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)。半導(dǎo)體材料是一類具有半導(dǎo)體性能、可用來(lái)制作半導(dǎo)體器件和集成電的電子材料，其電導(dǎo)率在10（U-3）～10（U-9）Ω/cm范圍內(nèi)。

　　半導(dǎo)體材料可按化學(xué)組成來(lái)分，再將結(jié)構(gòu)與性能比較特殊的非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體單獨(dú)列為一類。按照這樣分類方法可將半導(dǎo)體材料分為元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體。元素半導(dǎo)體大約有十幾種，處于ⅢA族—ⅦA族的金屬元素與非金屬元素交界處，如Ge，Si，Se，Te等；化合物半導(dǎo)體分為二元化合物半導(dǎo)體和多元化合物半導(dǎo)體；有機(jī)半導(dǎo)體分為有機(jī)分子晶體、有機(jī)分子絡(luò)合物、和高分子聚合物，一般指具有半導(dǎo)體性質(zhì)的碳-碳雙鍵有機(jī)化合物，電導(dǎo)率為10-10~102Ω·cm。固溶體半導(dǎo)體是由兩個(gè)或多個(gè)晶格結(jié)構(gòu)類似的元素化合物相融合而成，有二元系和三元系之分，如ⅣA-ⅣA組成的Ge-Si固溶體，ⅤA-ⅤA組成的Bi-Sb固溶體。原子排列短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的半導(dǎo)體成為非晶態(tài)半導(dǎo)體，主要有非晶硅、非晶鍺等。

　　二、半導(dǎo)體材料的制備工藝；

　　不同的半導(dǎo)體器件對(duì)半導(dǎo)體材料有不同的形態(tài)要求，包括單晶的切片、磨片、拋光片、薄膜等。半導(dǎo)體材料的不同形態(tài)要求對(duì)應(yīng)不同的加工工藝。常用的半導(dǎo)體材料制備工藝有提純、單晶的制備和薄膜外延生長(zhǎng)。

　　所有的半導(dǎo)體材料都需要對(duì)原料進(jìn)行提純，要求的純度在6個(gè)“9”以上，最高達(dá)11個(gè)“9”以上。提純的方法分兩大類，一類是不改變材料的化學(xué)組成進(jìn)行提純，稱為物理提純；另一類是把元素先變成化合物進(jìn)行提純，再將提純后的化合物還原成元素，稱為化學(xué)提純。物理提純的方法有真空蒸發(fā)、區(qū)域精制、拉晶提純等，使用最多的是區(qū)域精制�；瘜W(xué)提純的主要方法有電解、絡(luò)合、萃取、精餾等，使用最多的是精餾。由于每一種方法都有一定的局限性，因此常使用幾種提純方法相結(jié)合的工藝流程以獲得合格的材料。

　　絕大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在單晶片或以單晶片為襯底的外延片上作出的。成批量的半導(dǎo)體單晶都是用熔體生長(zhǎng)法制成的。直拉法應(yīng)用最廣，80%的硅單晶、大部分鍺單晶和銻化銦單晶是用此法生產(chǎn)的，其中硅單晶的最大直徑已達(dá)300毫米。在熔體中通入磁場(chǎng)的直拉法稱為磁控拉晶法，用此法已生產(chǎn)出高均勻性硅單晶。在坩堝熔體表面加入液體覆蓋劑稱液封直拉法，用此法拉制砷化鎵、磷化鎵、磷化銦等分解壓較大的單晶。懸浮區(qū)熔法的熔體不與容器接觸，用此法生長(zhǎng)高純硅單晶。水平區(qū)熔法用以生產(chǎn)鍺單晶。水平定向結(jié)晶法主要用于制備砷化鎵單晶，而垂直定向結(jié)晶法用于制備碲化鎘、砷化鎵。用各種方法生產(chǎn)的體單晶再經(jīng)過晶體定向、滾磨、作參考面、切片、磨片、倒角、拋光、腐蝕、清洗、檢測(cè)、封裝等全部或部分工序以提供相應(yīng)的晶片。

　　在單晶襯底上生長(zhǎng)單晶薄膜稱為外延。外延的方法有氣相、液相、固相、分子束外延等。工業(yè)生產(chǎn)使用的主要是化學(xué)氣相外延，其次是液相外延。金屬有機(jī)化合物氣相外延和分子束外延則用于制備量子阱及超晶格等微結(jié)構(gòu)。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金屬等襯底上用不同類型的化學(xué)氣相沉積、磁控濺射等方法制成。

　　三、半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)；

　　半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)對(duì)半導(dǎo)體的應(yīng)用甚為重要，因?yàn)椴挥玫男再|(zhì)決定著不同的用途。下面介紹晶體管、光電器件和溫差電器件對(duì)半導(dǎo)體材料特性的要求。

　　1.晶體管對(duì)半導(dǎo)體材料特性的要求：根據(jù)晶體管的'工作原理，要求材料有較大的非平衡載流子壽命和載流子遷移率。用載流子遷移率大的材料制成的晶體管可以工作于更高的頻率（有較好的頻率響應(yīng)）。晶體缺陷會(huì)影響晶體管的特性甚至使其失效。晶體管的工作溫度高溫限決定于禁帶寬度的大小。禁帶寬度越大，晶體管正常工作的高溫限也越高。

　　2.光電器件對(duì)材料特性的要求：利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)（光照后增加的電導(dǎo)）性能的輻射探測(cè)器所適用的輻射頻率范圍與材料的禁帶寬度有關(guān)。材料的非平衡載流子壽命越大，則探測(cè)器的靈敏度越高，而從光作用于探測(cè)器到產(chǎn)生響應(yīng)所需的時(shí)間(即探測(cè)器的弛豫時(shí)間)也越長(zhǎng)。因此，高的靈敏度和短的弛豫時(shí)間二者難于兼顧。對(duì)于太陽(yáng)電池來(lái)說，為了得到高的轉(zhuǎn)換效率，要求材料有大的非平衡載流子壽命和適中的禁帶寬度(禁帶寬度于1.1至1.6電子伏之間最合適)。晶體缺陷會(huì)使半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光二極管的發(fā)光效率大為降低。

　　3.溫差電器件對(duì)材料特性的要求：為提高溫差電器件的轉(zhuǎn)換效率首先要使器件兩端的溫差大。當(dāng)?shù)蜏靥幍臏囟龋ㄒ话銥榄h(huán)境溫度）固定時(shí)，溫差決定于高溫處的溫度，即溫差電器件的工作溫度。為了適應(yīng)足夠高的工作溫度就要求材料的禁帶寬度不能太小，其次材料要有大的溫差電動(dòng)勢(shì)率、小的電阻率和小的熱導(dǎo)率。

　　四、半導(dǎo)體材料的應(yīng)用舉例；

　　1.元素半導(dǎo)體材料：硅在當(dāng)前的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，他不僅是半導(dǎo)體集成電路、半導(dǎo)體器件和硅太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)材料，而且用半導(dǎo)體制作的器件和產(chǎn)品已經(jīng)大范圍進(jìn)入我們的日常生活，人們的家用電器80%以上都離不開硅材料。鍺是稀有元素，地殼中含量較少，由于鍺有特殊的性質(zhì)使得它的應(yīng)用主要集中在制作各種二極管和三極管等。

　　2.有機(jī)半導(dǎo)體材料：有機(jī)物半導(dǎo)體具有熱激活電導(dǎo)率，如聚丙烯和聚二乙烯苯以及堿金屬和蒽的絡(luò)合物，有機(jī)半導(dǎo)體材料可分為有機(jī)物，聚合物和給體受體絡(luò)合物三類。有機(jī)半導(dǎo)體芯片等產(chǎn)品生產(chǎn)能力差，但是擁有加工處理方便，結(jié)實(shí)耐用，成本低廉等特性。

　　3.非晶半導(dǎo)體材料：非晶半導(dǎo)體按鍵的合力性質(zhì)分為共價(jià)鍵非晶半導(dǎo)體和離子鍵非晶半導(dǎo)體兩類，可以用液相快冷方法和真空蒸汽或?yàn)R射的方法制備。在工業(yè)上，非晶半導(dǎo)體材料主要用于制備像傳感器，太陽(yáng)能電池薄膜晶體管等非晶體半導(dǎo)體器件。

　　4.化合物半導(dǎo)體材料：化合物半導(dǎo)體材料的種類繁多，按元素在周期表族來(lái)分類，分為三五族、二六族、四四族等。如今化合物半導(dǎo)體材料已經(jīng)在太陽(yáng)能電池、光電器件、超高速器件、微波等領(lǐng)域占據(jù)有重要位置。

　　五、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)中心問題。

　　六、半導(dǎo)體材料早期的應(yīng)用；

　　半導(dǎo)體的第一個(gè)應(yīng)用就是利用它的整流效應(yīng)作為檢波器，就是點(diǎn)接 觸二極管（也俗稱貓胡子檢波器，即將一個(gè)金屬探針接觸在一塊半導(dǎo)體上以檢測(cè)電磁波）。除了檢波器之外，在早期，半導(dǎo)體還用來(lái)做整流器、光伏電池、紅外探測(cè)器等，半導(dǎo)體的四個(gè)效應(yīng)都用到了從1907年到1927年，美國(guó)的物理學(xué)家研制成功晶體整流器、硒整流器和氧化亞銅整流器。1931年，蘭治和伯格曼研制成功硒光伏電池。1932年，德國(guó)先后研制成功硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛等半導(dǎo)體紅外探測(cè)器，在二戰(zhàn)中用于偵探飛機(jī)和船艦。二戰(zhàn)時(shí)盟軍在半導(dǎo)體方面的研究也取

　　得了很大成效，英國(guó)就利用紅外探測(cè)器多次偵探到了德國(guó)的飛機(jī)。

　　七、半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀；

　　相對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，半導(dǎo)體材料市場(chǎng)長(zhǎng)期處于配角的位置，但隨著芯片出貨量增長(zhǎng)，材料市場(chǎng)將保持持續(xù)增長(zhǎng)，并開始擺脫浮華的設(shè)備市場(chǎng)所帶來(lái)的陰影。按銷售收入計(jì)算，日本保持最大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)的地位。然而臺(tái)灣、ROW、韓國(guó)也開始崛起成為重要的市場(chǎng)，材料市場(chǎng)的崛起體現(xiàn)了器件制造業(yè)在這些地區(qū)的發(fā)展。晶圓制造材料市場(chǎng)和封裝材料市場(chǎng)雙雙獲得增長(zhǎng)，未來(lái)增長(zhǎng)將趨于緩和，但增長(zhǎng)勢(shì)頭仍將保持。

　　美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)預(yù)測(cè)，2008年半導(dǎo)體市場(chǎng)收入將接近2670億美元，連續(xù)第五年實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。無(wú)獨(dú)有偶，半導(dǎo)體材料市場(chǎng)也在相同時(shí)間內(nèi)連續(xù)改寫銷售收入和出貨量的記錄。晶圓制造材料和封裝材料均獲得了增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)今年這兩部分市場(chǎng)收入分別為268億美元和199億美元。

　　日本繼續(xù)保持在半導(dǎo)體材料市場(chǎng)中的領(lǐng)先地位，消耗量占總市場(chǎng)的22%。2004年臺(tái)灣地區(qū)超過了北美地區(qū)成為第二大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)。北美地區(qū)落后于ROW(RestofWorld)和韓國(guó)排名第五。ROW包括新加坡、馬來(lái)西亞、泰國(guó)等東南亞國(guó)家和地區(qū)。許多新的晶圓廠在這些地區(qū)投資建設(shè)，而且每個(gè)地區(qū)都具有比北美更堅(jiān)實(shí)的封裝基礎(chǔ)。

　　芯片制造材料占半導(dǎo)體材料市場(chǎng)的60%，其中大部分來(lái)自硅晶圓。硅晶圓和光掩膜總和占晶圓制造材料的62%。2007年所有晶圓制造材料，除了濕化學(xué)試劑、光掩模和濺射靶，都獲得了強(qiáng)勁增長(zhǎng)，使晶圓制造材料市場(chǎng)總體增長(zhǎng)16%。2008年晶圓制造材料市場(chǎng)增長(zhǎng)相對(duì)平緩，增幅為7%。預(yù)計(jì)2009年和2010年，增幅分別為9%和6%。

　　半導(dǎo)體材料市場(chǎng)發(fā)生的最重大的變化之一是封裝材料市場(chǎng)的崛起。1998年封裝材料市場(chǎng)占半導(dǎo)體材料市場(chǎng)的33%，而2008年該份額預(yù)計(jì)可增至43%。這種變化是由于球柵陣列、芯片級(jí)封裝和倒裝芯片封裝中越來(lái)越多地使用碾壓基底和先進(jìn)聚合材料。隨著產(chǎn)品便攜性和功能性對(duì)封裝提出了更高的要求，預(yù)計(jì)這些材料將在未來(lái)幾年內(nèi)獲得更為強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。此外，金價(jià)大幅上漲使引線鍵合部分在2007年獲得36%的增長(zhǎng)。與晶圓制造材料相似，半導(dǎo)體封裝材料在未來(lái)三年增速也將放緩，2009年和2010年增幅均為5%，分別達(dá)到209億美元和220億美元。除去金價(jià)因素，且碾壓襯底不計(jì)入統(tǒng)計(jì)，實(shí)際增長(zhǎng)率為2%至3%。

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