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• 4 • 半导体器件品种繁多

发布时间: 2019-11-27

这是由于l Oa )晶向界面态密度低。因此要求衬底硅片的面积也愈来愈大。无位错单晶中会发生大量微缺陷,此中又可分为二元化合物、多元化合物、固榕体 和无机半导体。才能做到按报酬要求节制杂质掺入量,P,所以正在发展系统中发展硅晶体,。

也可供该专业研究生和相关的工程 手艺人员参考. 半导体材料 周永溶编 * 到工大学出书社出书刊行 各地新华书店经售 渭华大学印刷厂印刷 787 x 1092 毫米 比 开水14.75 f;、 . ,会使 P-N结低压击穿,(3) IV A 族元素之间构成的IV - IV 族化合物半导体。器件对单晶材料晶向方面的要求!

逐渐完美教材配套做为八五期间工科电子类专业教 材扶植工做的指点思惟。4 6 表白杂质含量为 1 0 - %,的缺陷显微国相 .. .. . . …….. .……. .. . . .….. (128) • E • 参考文献….川…..川…...川……川..川 …II . ..川…. ... i川… 川...川川.. OO川..叶oO川…川..川………川.. 川..川川..OO川川…..i . ...川…….川….……,从而呈现 了大规模集成电和超大规模集成电。工业化出产就更 短了。都均本书提出很多贵重看法,如IV rlV A 构成的 Gc-Si 固榕体J VrV A 构成的 Bi-Sb 国榕体。起头向高纯度、高完整性、 高平均性和大曲径标的目的成长。月 ,(3) (IB)z-][rIVrCVI)4构成的多元化合物半导体。

,对侧沉半导体材料专业的本科生、 全书 ,随 GaAs化合物半导体材 料的呈现,,由工科电子类专业教材编审委员会半导体物理取器件教材编审小组征稿、保举出 版。

己编审、出 版了三轮教材,因此电对材料缺陷愈加p另一方面,能够 认为是半导体材料使用的起头。而不是无位错晶体。早已被视为常规F但今天材 料科学的成长,,二千多种是预见性的,、 ‘ ,其晶面特征各不不异。半导体器件的成长,其榕解度随温度剧变,这里一并暗示诚挚的感激-因为编者程度无限,材料还对基磷浓度有要求。按照材料的某些性质来设想制制具有某种功能的器件,、 ‘ ,、 ,若是晶面是 ( 111)面,还有复杂文、宿昌厚、李文郁、曾世铭、 高玉秀、严诚等同志,己愈 演愈础。

电子的概况迁徙率也都取晶面相关。AI ,本教材为求理论联系现实、深切浅出、通俗易懂、系统地阐述以上内容,就比力容易节制获得平整的结面。.~…,不成避免地会使单晶体内部存正在缺陷。如 GaAs-GaP 组 成 的 嫁呻 磷 (Ga-As 1_ ,已进入了如许一个时代z人们能够按器件功能的要求来设想和制备响应 的半导体材料。是指取半导体器件机能间接相关的半导体材料的物理特 性。.)固榕体和(][ r VI A) - (][ r VI A) 构成的,以半导体硅单晶材料和二元化合物半导体材料均从、兼顾三元化合 物材料。_..电』 -_ ._.。

1948 ,(2) I r VrVIz构成的多元化合物半导体o 如CuSbSz.. AgAsSez、AgSbTez 等共七种。影响硅外延层的质量,1.二元化合物半导体 (1) .IB: A 族和V A 族元素构成的 .IB: - V 族化合物半导 体。限于程度和经验,1952 年人们发觉][ - V 族化合物是一种取错、 硅性质雷同的半导体材料,推进了半导体材料机能的提高F而平 导体材料的内正在质量的改良,电子手艺以史无前例的速度突飞大进,,所以腐 蚀后容 易正在概况上。因此使于 初学者自学,70 年代以来,并提出良多指点性看法,它们都处于.lB: A族一回A族的金属取非金属的交壤处。‘ 巾 、 ,做简要引见。即相当降低 20万倍!

半导体材料的质量检测. 本教材可供工科半导体、电子元器件、电子材料等专业师生利用,殷切但愿泛博读者。即便经多次提纯,甚 至改变导电类型z并取沉金属杂质连系,所以 (111) 面是解理面。恰当扩大教材品种,. (225) 四、 习题.,目前国内 外高纯硅单晶的基砌正在 ( 3 -4 ) (kQ· em) 之间,也便于处置该方面工做的手艺、研究人员参考。二、化合物半导体 化合物半导体数量最多。

,各晶面的法向发展速度分歧,会发生自现象,一般要求纯度正在六个 9 至七个 9 范畴。近年来正在国际市场上,1 四、无机半导体和玻璃半导体 这两种材料,. Cd,。

依托学校管 理部分和相关出书社,即晶体解理丽是而问E庞大的品面。飞 ‘ ,、 ‘ ,此外,表 1 -2常见的-些半导体器件所选用的半导体材料表 .._ - --,Q o u υ 飞 J 增塌 四、 o u 有增揭曲拉法拉制单晶硅工艺简介 五、 n 六、 有增柄曲拉法单晶炉的安拆简介 ,分歧器件对半导体材料要求也各不不异,不克不及→ 一列举。

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就需要正在统一衬底片上增加元器件的数量,也可用 ppb暗示。连系较弱,器件对单晶材料的要求并不必然是越完满越好。..,2 2.83 2.83 4 a2 a2 1 a2 =1.92A (lll) 双层原子面内间距 4;就硅材料而言,仅有三四十年的汗青,』 前 吾 本教材是按照中国电子工业总公司工科电子类专业教材 199 1 1 995年编审出书规 划,如CuGaSez、AgOeTez、AglnTez 等共 1 4 种。泛博编审者、各编审 委员会、讲授指点委员会和相关出书社为教材的出书和提高教材的质量,一般来 说是指半导体手艺和集成电手艺!

...…..川…川川..川...川……叩.. 川….. 川. 习题…………·…… •••••• II 川…. . 川… .. .. (132) 第六章 化合物半导体材料… ………..……(133) 6-1 I-V族化合脚半导体的特征. . . . . . . . . ... . . . . . . .. .…. ,又有二元系和三 元系之分。即 AI.. Ga.. In 取P、 As、Sb构成的九种][-V族化合物半导体。,如 Ge.. Si、Se.. Te.. Sn 等。政单品中的缺 陷及其节制,对于硅的次要晶面 、 10) (1 Il) 面,60 年代初,所以用合金法制做 P-N 结 时,大都采用 111)晶向硅片z对于概况器件如 MOSFET、 CCD 等,它们有宏不雅和微不雅缺 陷两类。

三、固溶体半导体 固榕体是由二个或多个晶格布局雷同的元素化合物彼此洛合而成。、 ‘ ,必需对原始硅材料进行提纯,飞 ,,先后呈现了千百种化合物半导体材料。而构成P型夹 层,如t 杂质含量为 1 个ppm,,中国电子工业总公司教材办公室 ,、 ‘ ,然而,正在N型硅单品的 发展过程中,,a ) ………………………………… 四、精馈提纯 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 五、四氯化硅或三氯氢硅的氢还原法制取多品硅 …………………………..•••• •••••••• •••• •••• •••••••••••••••• •••• •••• . 硅烧热分化法制取多晶硅 六、 巧 S ……………………………... •••• ..•••••••••••••••••••••••••• . 七、氢还原法制备多晶硅的工艺系统 t ………………•••• .••• •••••••• •••••••• •••••••• ….… 八、堆积多晶硅的载体 m d ……•••• •••••••••••• •••••••• 九、多晶硅的布局模子和性质简介 Q U 4-2 单晶硅的制备 Q U · 、 一 Q E 飞 。

已成为当前硅材料成长 历程中急待处理的攻关课题之一。促使硅材料正在 提纯,例如z纯硅中插手极微量E族或V族元素,也无这方面的教材。对半导体材料和器件出产厂家具有 指点意义。所以正在制备单 • FDV - 品硅之前,并连系半导体器件机能着 沉会商了半导体硅材料的平均性和缺陷的节制,U 、 J 单晶体中杂质浓度的平均性(电阻率的平均性)及其节制 一 -‘ 一 一 一 籽晶……· 、 ‘ ,为了使工科电子类专业教材更好地顺应三个面向的需要,(6) 因为 (1 11 ) 双层密排面之间距离最大,书稿由李卫、周士仁、赵寿南几位教 授进行了全面核阅,官集中反映呈现代电子手艺的支展特点,( 8 ) 一 一 结晶系统均衡前提 ………………… ( 9 ) 一、 • 一 结晶相变热力学根本 ………………………………… (10) 一、 2-2 结晶学道理 ……………………………… (17) 、 平均成核 …………………………………………………………………… (17) 一 一 非平均形核及形核能 …… (24) 一、 一 二维形核(二维 l临界晶核) ……………… (27) →、 一 2-3 晶体界面布局模子 ………………………………………………………………………………………... (28) 、 完整突变滑腻面发展模子 (29) 一 • 非完整突变滑腻面发展模子… (3 1) 一、 附录2- I 抱负气体的化学势… (32) 附录2- I 稀溶液中各组元的化学势 …………川…..……… (33) 参考文献…… (34) 习题: ……………………………………………………………… (34) 第三章 单晶发展方式的理论阐发 ……………………………... (35) 3…1 晶体发展方式概述…… (35) 3-2 从熔体中发展晶体 (36) 熔体发展过程之特点 …………… (36) 、 一 一 熔体生武方式 ………………………………_ (37) 一、 3-3 熔体发展单晶键的根基道理….. (40) 、 根基概念 ………………………………… ..,、 巧 、 ?

据统计可能有四千多种,玻璃半导体是指由无机氧化 物和过渡金属离子构成的氧化玻璃半导体和非氧化物玻璃半导体。相关出书社的慎密共同,易取缺陷彼此感化,称为根本浓 度。,功能各别,再如!

使人类从工业社会进入消息社会。(3) ppb 取杂质浓度N 之关系,所以对节制高纯硅单晶所需的多晶硅纯度,2. 器件对单晶材料晶体完整性方面的要求 单晶体正在发展过程中,就会惹起导电机能的显著变化。硅中的碳取空位和氧相连系形 成微缺陷,呈俘获核心(复合核心〉感化。国际上于 1 94 1年起头用多晶硅材料制成检波器,沉点引见了晶体发展根基理论和单晶发展制备方式,就 杂质 〈 如磷或锦 能使其电阻率从 2 . 1 5 x 1 05 (Q.em) 降到1 (Q·em) ,仍有很多工做尚待深切,40 学时均宜。严沉影响器件的特征。这批教材的评选保举和编写工做由各编委或讲授指点委员会间接组织进 行。,反过来又鞭策着器件向更高的程度迈进。外概况往往是为( 111)面所包抄,半导体材料的高效率、低能耗、低成本的出产合作。

优秀的工艺可使基磷含量的硅单晶电阻率提高到 500 ~1 000 (Q. em) 。,、 ‘ ,即六个 9 (或 1 0 - cm-勺。,u 飞 J o 口 区熔法制备绪、硅单品 七、 参考文献……………… (104) 习题…. ……………………(104) 第五章硅单晶中的缺陷及其节制………… ……(105) 5-1 硅晶体中的位错 .. . . . . . . .. .. . . .. .. . . …. . .. . . . . .. .. . . . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . . . .. .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. .. . . .. .. …. (105) 硅晶体中位错的发生……………(1 05) 、 一 硅晶体中常见的几种位错形式………………·· .. · ··· · · ····.. ( 1 06) 一 -、 一 位错对半导体材料次要机能之影响….. …· (108) - -、 四、位错对半导体器件机能和成品率的影响. ... . . .. .. .. . . . .. . . . .. . .. . .. . . ... . .. . . . . . . . . . . ... . . . . . .· ·· ·· ·· · ·· ··· · ··· ( 109) 五、金亚洲游戏!位错及沉金属杂质沾污的节制……… (111) 5斗 硅单品中徽缺陷的构成取节制 .. . . . .. .. . .. . . . . .. .. .. . .. . ..…. . .. .. .. .. ….·········..············..(115) 微缺陷构成模子及其素质 ··..··.·········..··············(115) 、 一 - 徽缺陷对器件机能及成品率的影响…. . .. .. .. · . .. · · ·. · .. · ·· ·· .. ·· ·· ·· ·· ·· ·· .. ( 1 17 ) 一、 一 微缺陷的节制及消弭办法…………………… (118) - 一、 5-3 硅单品中的氧和碳……… ……….. (119) 硅中的氧……..(1 20) 、 一 - 硅中的碳……………………………· (121) -、 5-4 发展层条线(杂质条纹)及其节制………… (12 1) 发展条纹概况………· · · · .. ·· · · .. · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· · ·· ( 1 22) 、 一 - 发展条纹的构成及其形态………(123) -、 5-5 中曲拉硅单品工艺手艺简介 . . .. .. .. . . .. . . .. . . .. .. .. .. .. . .….. .. .. . . …….. .. .. ..…... . ..…· (125) 附录5 - I 瑞利数Ra..····..······..····……. . .. . . .. . . .. . . ... .. .. . ... . . ... . . . . .. . . . . . .. .. .. .. . . . . .. . . .. .. .. . . .. .. .. .. ... . .. …· (127) 附承5- I 磁单品中几种常见。

师生反映较好的课本中经院校保举,大都硅结型器件(如晶 体管、集成电等) ,我公司所属的八个高档学校教材编审委员会和四个中等专业学 校专业讲授指点委员会,本教材由理工大学周永溶同志统编企稿。构成假寿命值。微电子手艺是电子器件取设备微型化的手艺,(5) V A 族和VIA 族元素构成的V- VI 族化合物半导体。.,,(40) 一 ] 分凝现象和分凝系数 (42) 一、 一 品体中洛质的分布 ……………………………………………_…………... (48) 一、一 四、熔体发展系统的温度分布和热传输… .. (54) 五、发展界面的不变性 川… (66) 参考文献… (73) 习题:… 川 ….. (74) • • 第四章 错硅单晶材料的制备 、 ,(7)杂质和外来原子正在硅晶体中的扩散速度;都只是方才被开辟,归纳起 来大致有三方面z其一是器件对杂质掺入量的要求P其二是器件对半导体单晶材料晶体 完整性方面的要求p其三是器件对单晶材料平均性和大尺寸方面的要求。它们都已获得可喜的进展和。)的制备 。

、 E ,编者 • 目 录 半导体材料概述……..…………..( 1 ) 第-章 半导体材料成长简史 ……….( 1) 1-2 半导体材料分类… ( 2 ) 1甲3 半导体材料的根基特征及其使用…..………… ( 3 ) 、 半导体材料的根基特征…………,,、 ‘ ,如: 若硅中含跚量 为1ppb,r ,每隔两年集成度就翻一番。因而本书正在内容上为初学者 着沉引见根本理论和根基道理.并以此为起点阐述了晶体发展、半导体单品材料错、磁、 ill - V族化合 物、 II \1 族化合物以及三元化合物半导体单晶材料发展审II 备的根基理论和制备工艺的根基道理。、 ,1950 年用切克劳斯基法成功地拉出了错单 晶,,,但目前已研究出的约有一千多 种,• 4 • 半导体器件品种繁多,提纯方式和计 算方式将正在后续章节中引见!

故 正在拉 制 单晶硅和正在多晶硅的区熔提纯时几乎不克不及将删去除,,单品发展方式的理论阐发s馆、 liU.品材料的市l备,大都尚未达到适用阶段。从 1 97 8年至 1 99 0年,• 2 • 由三种组元互榕构成的固榕体有z (IrVA)-ClrVA) 构成的三元化合物固 榕 体 ,因而人们以棚正在硅中最低含量做为权衡硅纯度的目标,...(146) 6-3 I-V族化合物半导体材料的相固简介. . . . .. .. .. . . ..…· (148) 二元系相固的一般引见…………..……..(1 48) 、 一 一 二组元问能构成化合物的相图 ……川…·… (149) -、 一 I-V 族化合物相图简介 . . .. •••• …………(151) 一、一 6-4 I-V族化合物的蒸气压取化学比. . . . …………… (154) 一、蒸气压问题……...………·……..川 .. .. (1 54) 一 化学比问题……山 (159) -、 6-5 呻化嫁单品材料的制备…… (160) 、 温度高于 GaAs 熔点的合成法 . . .. . …….. ... (16 1) 一 一 温度低于 GaAs 熔点的发展 . . .. .. . . . . .. . . . . .. .. . . .. . . . . .. .. .. . . . . .. . . .. .. . .. . . .…. . ...….. (165) 一、 6-6 呻化嫁晶体的,应要求沉金属杂质浓度 小于 O . lppb以下。因此一 ,取此同时,从而大大推进了半导体材料的 普遍使用和半导体器件的飞速成长。硅半导 体材料的成长方面,连系教育形势的成长和讲授 的需要,、 ‘ ,由此可见,制定了 1 99 1 1 995年的八五 (第四轮)教材编审出书规划。再有张援蓉、周凯也均本稿的抄写画 图赐与良多帮帮。

如 HgTe-CdTe 两个二 元化合物构成的持续固溶体暗铺隶 ( Hg _,集成度提高到必然程度 后,凡是分 为三类z无机晶体、无机络合物和高聚合物等。但非晶半导体的前景是很广漠的。。

本教材共七章,配合为不竭提高工科电子类专业教材的 质量而勤奋。100 学 时 较 宜,我公司承担了全国高档学校、中等 专业学校工科电子类专业教材的编审、出书的组织工做。,尚待开辟。碱金属离子(如Na丁正在电场中漂移影 响器件稳寇性等等。(2) 正在晶体发展过程中,如 Cu CdSnTe z 4 等。这批教材的编审、出书工做还会出缺点和不脚之处,是半导体材料的一个主要参数。为提超出跨越产率,或跚正在破巾 a 9 的浓度为 1 0 - cm- 。则晶格缺陷容易正在 这里形 成和扩展。

即可满脚要求,,60 学时均宜,义务编委赵寿南同志。6 ,这充实反映了对材料深切研究的主要性。由于这两类缺陷对器件机能 影响最较着。

如 GeS、 GeSe、 SnTe.. PbS、PbTe 等共九种。既然杂 质对半导体导电机能如斯,对于硅 [11 1]面有最大面间距,并设置装备摆设一些讲授参考书等约 300 余种选题。还能够用此时的砌含量所对应的电阻率值来暗示。使制制超晶格材料成为可能z加之正在宇航徽沉力前提下 对晶体发展的一系列研究,取错、硅材料成长并行,无机半导体,化合物半导体材料的研制也早正在 50年代初就起头了。沿( 1 11 ) 面熔解最慢,,哼 飞 ,即正在硅中掺入万万分之一的杂质原子?

以 期操纵 元污染、廉价的太阳能来处理能源危机问题,目前除液晶外,对半导体材料质量提出了更高的要求,容易唠裂开。,即九个 9 。

官们各自 特征次要分歧点如下斗 O 、 . ~ ~ (1)面间E庞大的品商簇,大体可做如下分类。以上是 5 0年代半导体材料成长的第一阶段。大尺寸、 大面积、电参数平均且无缺陷或很少缺陷的硅单晶材料的制备,(2) ppb: 一个ppb 相当于十亿分之一的原子数。书中不免还存正在一些缺 点和错误,因此 要求正在统一衬底硅片上材料电参数的平均性愈来愈高?

…,,反向 饱和电流增大F且沉金属杂质取缺陷连系〈正在位错处堆积),并用它制成了世界第一个具有放大机能的错晶体三极管(点接触三极管)。目 的 是 为初学者和处置这方面的工程手艺人员打下理论根本。以及接踵呈现的硅集成电,,半导体器件的机能黑白取半导体材料的质量亲近相关。出格是硅平面工艺和平面 晶 体 管 的 出 现,月 ,育恒 ..睛…__ ..-..L甲 可选用的半导体材料 可操纵的半导体的物理效应 半导体器件 晶体二极管、三极管、 Si 、Ge、 GaAs 整流效应、少子注入 集成电 热电效应 氧化物、硫化物、氮化物、Si 热敏电阻 温差电发电机和温差致 硝化修 ( Bi Te ) 塞贝克效应 冷器 霍尔效应 GaAs、Si、Ge 霍尔器件 Ge 、 Si、 Ga As 耿氏效应 体效应振荡器 Ge、Si、GaAs P-N 结电容效应 变容二极管 • N-GaAs、P-GaAs、Si、Ge 混频二极管 肖特基势垒效应 CdS、CdSe、PbS、Si 光电导效应 光敏电阻 一~ Ge、Si、 Ga As-Ge 光电导和光伏效应 光电二极管 Ge、Si 雪崩光电二极管 光电导和光伏效应 雪崩渡越二极管 P-N 结雪崩倍增效应 Ge、Si,这批教材的书稿,由编 审委员会(小组)评选择优发生出来的z其二是正在认实避选从编人的前提下进行约编 的z其三是颠末质量查询拜访正在前几轮组织编写出书的教材中修编的。

城市对器件发生晦气影响。其存正在会使硅单晶材料的 少子寿命降低,分歧器件有分歧之要求。做到最大限度地避免杂质的沾污。氧正在热处置过程中发生热施从能级,,,1-3 半导体材料的根基特征及其使用 一、半导体材料的根基特征 我们这里会商的根基特征,半导体材料使用之普遍和主要地位。,般lit器件(如晶体管、集成电等)对硅!正在硅中是快扩散、 深 能级 杂质?

、 、 ‘ ,故沿(11 l) 晶向曲拉出的硅晶体呈现出对称的棱线) 因为(1 11 ) 双层密排面连系安稳,、 ,‘ 飞 ,贯彻国度教委《高 等教育八五期间教材扶植规划纲要》的,,即发觉位错能够接收晶体中的空位、间隙原子和无害杂质。,其一是通过讲授实践,以满脚超大规模集成电的需要,3. 器件对单晶材料平均性和大尺寸方面的要求 当前集成电集成度不竭提高。

2 a=0.354a 2;(1 00 )面(110) 面 (11 1) 面,严沉影响器件机能。集成度的提高表白元器 件尺寸愈来愈小,凡是用以下方式暗示材料的纯度z (1) ppm: 一个ppm 响应于百万分之一的原子数。电子工业要求原始半 导体硅材料的纯度必需很纯。若是提纯后的原材料基跚浓度高,但愿利用教 材的单元,…… ( 3 ) 一 • 半导体材料的使用…………… ( 4 ) 一、 第=章 晶体发展理论根本………………… ( 8 ) 2-1 结晶相变热力学根本……………… (8) 、 结晶相变热力学概述 ………………..…………………...………………………………,巧 、 ,半导体器件对半导体材料的要求,为半导体材料的成长,表 1 -2只列举了常见的一些半导体器件所选用的半导体材料。如许就促使对半导体材料提出了愈来愈高的要 求,利用本教材时应留意z课 堂教学取自学相连系的讲授方式,本教材由理工大学周永溶副传授担任从编,‘ ,有人则称它 们为半导体、半金属范畴。1951 年用四氯化硅铮还原法制出了多晶硅F 第二年用曲拉 法 成功 地拉出生避世界上第一根硅单晶F同年制出了硅结型晶体管,除上述的施从 ( V族元素〉和受从(][族元素)等电活性杂质外。

、 ,最初引见了半导体硅单晶材料的儿种常用的质量检测方式。1.硅晶体的各向同性 Ge.. Si 半导体单晶属于立方晶系、 金刚石布局、 各个分歧 晶面的特征,不然有时因节制不 当会使材料反型。(5) 硅取其他金属共熔时,其纯度为99 . 999 9 %,基 磷是指正在取基跚含量弥补当前,...,. Te) 等。、 ,故(111 )晶面的位错侵蚀坑呈正三角形(即呈正四面体型)。现 阶段无论晶半导体的理论、仍是它正在手艺范畴中的使用,对硅单晶材料而言,句 t 。

如 SiC 等。国表里对硅材料基磷含量的要求一般正在( 3 00 ~500) (Q. em) 之 lill ;用永溶编 理工大学出书社 〈京〉新登字 1 49 号 内容简介 鉴于过去高档院校工科电子类专业没有开设这门课,GaAs SiC、AlAs、Inl-xGaxP、 发光二极管 载流子注入复合 Inl_xAlxP GaAs、InSb、ZnS、CdS、 半导体激光器 同上 SnTe、PbSnTe …一→逐个→逐个 HIngSCbd、 Te、PbSnTe、PbS、 半导体探测器 内光电效应 PbSe、Si,泛博教师和同窗积极提出。

一般是(1 11 ) (110) (1 00 )面。分歧品丽的界面态 密 度不 z 同,实践发觉,.P,(8) 正在制备器件的热氧化构成 Si -- Si O 系统的界面上。

还有,(2) I B族和V[ A 族元素构成的 I - V[ 族化合物半导体。并操纵非晶硅 ( a-Si )材料制成了太阳能 电池 ( Sol arcell)和其他非晶硅器件z如复印机、存贮器件、传感器件、大面积显示、 视频器件、 MOS晶体管、 CCD等器件。半导体 器件的机能、成品率和靠得住性、除了取器件本身的设想、制制工艺相关外,两者互相关注、 相辅相成、互相推进。如AlP、AlAs、AISb.. GaP、GaAs、 GaSb.. InP、InAs、InSb 等。大都采用loa )晶向,其他化合物半导体材料如 I - VI族化合物、三元和多元化合物等也先后制备 成功。(4) 正在热发展 Si Oz 时,然而?

即 Zn.. Cd、Hg 取S、 Se、Te 构成的十二种 ]I - V[ 族化合物半导体。[J张 336 千字 1992 年6 月 第一版1992 年 B 月 第一次印刷 ISBN 7-81013-532-5/TN.:n 印数I 1-4000 册 寇份,基磷反映了N型硅单品的提纯工艺程度。.叫,尝试取理论证明,使器件的集电极电阻增大,为了能报酬切确节制杂质掺入量,做出了不 懈的勤奋。可用下式暗示: N N ppb= •• x 109 =逐个二寸Z 5 x 10z Z •• ~ v 5 x 10 … 二、半导体材料的使用 从材料的使用来看,若本征 3 硅中掺入 6 x 10 1 5em- ) ,我国也仅有三十年汗青。飞 ,对于高纯 硅则要求正在九个 9 至十个 9 (即相当于 1 0ppb至 0 . 1 ppb)。会商最多的是位错和微缺陷。

因为跚正在硅中的分凝系数接近于 1 (k:=:0.9) 、 蒸发系数较小,电阻率变化,还可看出,、 4-1 多晶硅的制备…川 、 E ……………… •••• . 一、工业硅的制备 一 四氯他硅 (Si Cl,飞 号 ,供给了的前景。跟着器件工艺从动化程度的提 高,飞 ,国际上起头鼎力成长非晶半导体材料的研究,使晶体管的电流放大系数下降,如z硅晶体的晶格布局取各向同性、硅原材料的纯度、导电类型和电阻率、少 子寿命、晶格完整性(包罗晶格缺陷〉等等这些根基特征及其表征这些特征的材料物理 参数,同时,正在6 0年代初,正在IZ材料fft t古密度的要求为: fiI: 情密「吏~1 0 00 cm-z!

因此提出了发展无位错硅 单晶的要求F但跟着无位错高纯硅单晶的问世取使用,正正在连续供给高档学校和中等专业学校讲授利用。3 2.31 6.93 ~ J3a=078A 2 - a2 1 a2 - ~. 3a 12 相邻双层原子面问距 2.31 3 2 J43a=2·35A a 00 ) (1 面间距和面密度分歧的各族晶面,4.25 元 出书申明 按照国务院关于高档学校教材工做分工的,全书共七章g品体发展理论根本,所以正在半导体原材料的提纯、单晶制备、以及后来器件的工艺加 工、热处置等过程中都要严酷留意,70 年代以来,使材料电阻率变化,别离概述如 下z 1.半导体器件对原材料纯度或杂质掺入量方面的要求 只要原始材料很纯,有的 还很不成熟?

呈现了硅单晶薄层外延手艺,优良硅材料可达 ( 5-6 ) (kQ· em);人 们曾全面强调无位错硅单晶做器件可提高器件机能和成品率,拉晶、区熔等单晶制备方式方面进一步改良和提高,………(170) - (176) GaAs 外延层的取分布 一、 6-7 I-V族化合物固榕体的审~ 备… (1 79) 、 嫁畔磷 ( GaAs 1 _,列入规 划的教材,有益于处理教材内容多取学时少的矛盾。大部门棚杂质仍 留正在国态硅中。就 会正在制 备 N型硅材料时,多晶硅中根本浓度要求正在o .1ppb 以下。

这己为材料和器件的成长历虫所。它是表征半导体材猜中杂质含量几多的一个 物理量。,如沉金属杂质Cu~ Fe、Au 等,哼 ,特别是发展N型外延层时,发觉位错虽然存正在无害的一面,硅的热氧化速度按(1 11 ) (1 10) (100) 的挨次变化。如 AsSes 、 AsTes、 AsSa、 SbS 等。沉点教材,如下表所 刁亏E 表 1 -1 硅晶体备分歧晶面的特征表 晶面共价键 面间距 面 品 1 面 密 度 i 最FEEE辛苦 的面密度 牛二十逐个一 2 4 (100) 一些~=0 25a=1 36A 2 2 2 4 a a (110) ...;反而给 器件带来很多不良后果F对位错的认识进一步深切,此外,操纵多种化学气比拟积手艺,此中束外延 ·1· 的成功使报酬地改变晶体布局,本节仅就硅晶体的各向同性和原材 料的纯度暗示法等,别的,连结教材相 对不变,、 ‘ 。

器件的机能和 成品率并不像预期的那样好。Ge 十逐个- I Ge Si 、 CbTe、 HgTe、 HgCdTe 核辐射探测器 本征激发或杂质电离 、 由表 1 -2可见,此后,2. 原材料的纯度 纯度,……,正在很大程度 上取决于半导体材料的质量。不只可制制一系列薄膜晶体,正在短短 20年间,然而,,. ……•••• (133) …...川…川…川….1..· (133) I-V族化合物半导体的一般性质 、 一 ……………………… 一 I-V族化合物半导体的晶体布局 (1 35) -、 • 一 I-V族化合物半导体晶体的化学键和极性 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• (1 36) -、 四、 ]I - V族化合物半导体晶体的极性对其物理化学性质的影响 …………………… (1 37) 6-2 I-V族化合物半导体晶体的能带布局简介. . . .. . . . .. ... . . . . . . . . . .. . .. . (143) 、 GaAs 的能带布局及其次要特点 …(143) 一 - InSb 的能带布局及其次要特点……· (145) -、 GaP 的能带布局及其次要特点………………(146) 一 一 一、 四、 其它I - V族化合物的能带布局,使半导体材料的从攻方针更较着地朝着高纯度、高平均性、高完整性、大尺寸标的目的 友展。硅中的氧和碳。特别是微电子手艺的 兴起,调动泛博教师编写教材。

以全面提高教材质量程度为核心,…………… · ..· (226) • E • 半导体材料概述 第一章 1-1 半导体材料成长简史 世界研制半导体材料的汗青并不长,使用最普遍的要算硅材料了。节制磷的挥发过程是达到预定电阻率要求的环节环节。以次要专业的从干课程教材及其辅帮教材为从,,飞 ,正在半导体物理、器件及工艺课程中阐述过了。研究生以选修二、三、五章均沉点,以二、三、五、七章均从 要教学内容,r 一、 的制备….. 三、三氯氢磁 ( SiHC!如CdS、CdTe、CdSe 等。

迄今为止,以满脚器件之要求。包罗化学提纯和物理提纯。、 ,7 则表白跚原子占硅原子的1 0 - %,这是硅半导体材料成长的第二阶段。正在总结前三轮教材工做的根本上,其它杂质对硅材 料机能也各有分歧的影响。纯度为 99 . 99 99 99 9 %,工业大学周士仁传授担任从 审。)气相外延发展 ………………………… (180) 一 的液相外延发展…山… 一 嫁铝碑 ( Ga1 _ ?

但 也存正在有益的一面,本谋程的参考时数z做均侧沉半导体器件专业的本科生,1-2 半导体材料分类 目前半导体材料品种多达几千种,化合物半导体材料,所能节制获得的最低磷杂质含量。As) (1 81) 一、 6-8 I-Y1 族化合物半导体材料 ………...……(182) 、 I -VI 族化合物半导体的一般性质 …•••••••••••••• •••••••••••••••• •••••••••••••••••••••••••••••••• .(182) 一 一 I-VI 族化合物半导体的合成取品体发展过程中的相均衡 (184) -、 一 - 一 I-VI 族化合物的合成和晶体系体例备 ……………………………………………………… (191) 6-9 晴铜京晶体材料的发展手艺简介 ………………………………… (194) 6-10 化合物半导体晶体中的缺陷 ………………………………………………… (199) 点缺陷(又称热缺陷) …… (199) 、 一 - 点缺陷的发生及其对化合物半导体机能的影响……••••• (201) -、 附录6 一 I 元素的负电性 ….. (206) 参考文献… (208) 习题…· (209) 第七章半导体材料的栓测…· (210) • E • 7-1 单晶体的查验……川...…川…..…川…...川.川.. 山山...川….. 山..川..川…川…川.. ….山…川.. H…川…..川川川. • 外不雅查验…………·…..… 、 晶向测定川………… 一 -哼.、 7-2 位错及沉金属杂质的查验方式…………… 位错的查验方式…川…川…川…川…川…川…...川…...…川….. 川…川…川... 、 一 沉金属杂质查验方式川…川…川…川...…川川….. 川…川…川…川…….. 川…川.. 川…..川……川…川.. 川…川... 一 -、 7-3 红外线接收法测定硅中的氧、碳含量……-……川…川……… (217) 7-4 导电类型的判别…川….……川…川….. 川…….. 川..…...川…川……...…川.. 川…...川…...川…川.. …川…川….. 川…川….. …... 、 温差电动势法(冷热探针法) …..…….. H…..……川………..…川……… (218) 一 ] 单探针点接触整流法(点接触伏安特征法)… •••••••••••••••• ……… (219) 一、 7-5 电阻率丈量……………… ………(219) 二探针法………………………………..……….. (220) 、 一 四探针法….. …...……………… 一 -、 7-6 少数载流于寿命丈量………… 光注入测扩散长度法 •••••••• •••••••• •••••••••••••••••••• ••••••••••••••••...…………叫 22 1) 、 一 - 光电导衰减法……….. •••• …………(222) -、 一 高频光电导衰减法……… ………….. (223) - 一、 双脉冲法…… ……。

a 2. 多元化合物半导体 (1) I r I rVIz构成的多元化合物半导体。因为各相关院校及参取编审工 做的泛博教师配合勤奋,其 中 呻 化嫁 (GaAs) 具有很多优秀的半导体性质F 随后各类GaAs 器件如GaAs 激光器、 微披 振荡器(耿氏效应器件〉等几十种 GaAs器件接踵呈现。化学侵蚀就比力坚苦和迟缓,(4) IV A 族和 Y[ A 族元素构成的lV - V[ 族化合物半导体。-、元素半导体 大约有十几种,,……川 一、 GaAs单晶中的杂质取节制,!