电子信息材料第章.pptVIP

半导体材料的主要性质： (1)电阻温度系数为负值。一般金属随温度升高，其电阻增大，而半导体则降低； (2) 电阻率一般在106～10-3Ω·cm之间； (3)一般具有较强的热电效应对一定的金属呈正极或负极； (4)有整流效应，至少呈现非欧姆接触； (5)对光敏感：形成光电势或改变其电阻值。 1) 元素半导体 12个元素：硅、锗、 硼、硒、蹄、金刚石及石墨、碘7个元素以及磷、砷、锑、锡、 硫的某种同素异型体。 2) 化合物半导体 化合物半导体的种类繁多，性质多种多样。 　　　化合物半导体的潜力很大，随着信息技术的发展。还会得到更广泛的应用。 2．2．2 半导体材料的基本参数 1) 电阻率(ρ) 电阻率是描述半导体材料品种规格的最常用参数。一般用其表达材料的纯度或掺杂浓度，测量采用四探针法。 2) 载流子浓度(ｎ)和迁移率(μ) 电阻率与载流子浓度ｎ和迁移率μ关系式为： 1/ρ＝σ＝ｎｅμ 5) 晶体缺陷与密度 线缺陷：最常见的位错 微观缺陷：漩涡缺陷、微沉积物、微夹杂物、层错等 原生缺陷：原生单晶所具有的缺陷； 二次缺陷：热处理、器件加工、离子注入等所引入的 缺陷。 各种缺陷对器件的性能与成品率都有重要影响。 表2—5 硅中的缺陷及其影响 基本参数范围 GaAs材料的电学参数主要用霍耳法、范德堡法(霍耳法的变形)测量，给出n和μ的数据。 n： ( 1~2)×1015cm—3或(0.8~1.2)× l016cm—3； μ：给出下限，如＞3500cm2／V●s或＞60 00cm2／V●s等。 位错：＜l×l04cm—2、无位错(＜l00cm—2)或零位错。 4) 砷化镓外延片 外延片构成GaAs产品的一个主要方面，这是与硅不同的一大特点。 外延片的品种规格比较复杂： 除n、 μ以外，还要对外延层厚度提出要求。 多层结构，对每一层的n、 μ及厚度分别提出要求。 有特殊要求的外延片，对过渡区宽度予以规定。 除几何尺寸外，多晶硅棒最重要的质量参数是纯度。 要求： Ⅳ族元素＜0.3ppb(原子) Ⅴ族元素＜1.5ppb(原子) 重金属＜0.1ppb(原子) 碳＜300ppb(原子) 氧＜50ppb(原子) 其它元素＜0.0lppb(原子) 磁控拉晶是使磁场通过坩埚的熔体以抑止热对流。磁场分为垂直与水平两种。对硅单晶而言，在水平磁场强度达0.3T(3000Gs)的条件下，可拉出氧含量达5×1017原子cm－3，无对流条纹的单晶。正在研究用磁场拉制高完整性的GaAs单晶。 　　 液封直拉法的原理如图2—4所示。覆盖剂一般用B2O3。用此法可在高压下拉晶，因此成为制备具有高分解压的化合物半导体单晶的主要方法。 磨料：要根据材料本身的硬度来选择。 磨片机：靠上盘、下盘、油轮的旋转而带动硅片运动以 实现上下研磨。 　　对一些元器件，如整流器、晶闸管可在磨片上制作。 倒角：目的是为了减少在硅片在加工过程中造成的崩边。 可在磨片前也可在其后进行， 硅的抛光：粗抛与精抛。 粗抛：除掉磨片所造成的损伤层(约30μm)，抛光剂的pH值较高，压力较大(98~167MPa)，抛光粉的粒径较大(0.1~0.3 μ m)。 精抛：获得良好的抛光表面，抛光液的pH值稍低，粒度小(＜0.05 μm)，使用压力减小(19．6一49MPa)。 3　信息的处理与加工　　　　　　　　　　　　　 CPU 4　信息的储存　　　　　　　　　　　　　　　　 声音：录音带、唱盘 图像：录象带、照片 5　信息显示　　　　　　　　　　　　　　　　　 发光二极管（材料：GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP） 图2—l 半导体材料提纯方法 半导体器件的功能很多都依赖于半导体材料的纯度。 物理提纯与化学提纯往往是结合进行的。工艺流程的选择一般取决于这一流程的简单程度、提纯效果及经济因素的综合考虑。 西门子法(见图2—2)的过程： 冶金级硅(98％)+HCl SiHCl3