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半导体论文格式范文 半导体材料的特性参数对半导体的应用甚为重要因为不用的性质决定着不同的用途接下来是小编带来的半导体论文希望对你有所帮助 摘要：本文主要介绍半导体材料的分类、特征、制备工艺、应用、半导体的特性参数、发展现状战略地位等半导体的发展与器件紧密相关1941年用多晶硅材料制成检波器是半导体材料应用的开始19481950年用切克劳斯基法成功的拉出了锗单晶并用它制成了世界上第一个具有放大性能的锗晶体三极管1951年用四氯化硅锌还原法制出了多硅晶1952年用直拉法成功拉出世界上第一根硅单晶同年制出了硅结型晶体管从而大大推进了半导体材料的广泛应用和半导体器件的飞速发展 关键词：半导体材料导电能力单晶片电阻率电子 一、半导体材料的分类； 半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料其电导率在10（U3）10（U9）/cm范围内 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按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、化合物半导体、有机半导体、固溶体半导体和非晶态与液态半导体元素半导体大约有十几种处于A族A族的金属元素与非金属元素交界处如GeSiSeTe等；化合物半导体分为二元化合物半导体和多元化合物半导体；有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物、和高分子聚合物一般指具有半导体性质的碳碳双键有机化合物电导率为1010102cm固溶体半导体是由两个或多个晶格结构类似的元素化合物相融合而成有二元系和三元系之分如AA组成的GeSi固溶体AA组成的BiSb固溶体原子排列短程有序、长程无序的半导体成为非晶态半导体主要有非晶硅、非晶锗等 二、半导体材料的制备工艺； 不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长 所有的半导体材料都需要对原料进行提纯要求的纯度在6个“9”以上最高达11个“9”以上提纯的方法分两大类一类是不改变材料的化学组成进行提纯称为物理提纯；另一类是把元素先变成化合物进行提纯再将提纯后的化合物还原成元素称为化学提纯物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等使用最多的是区域精制化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等使用最多的是精馏由于每一种方法都有一定的局限性因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料 绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的直拉法应用最广80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的其中硅单晶的最大直径已达300毫米在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法用此法已生产出高均匀性硅单晶在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶悬浮区熔法的熔体不与容器接触用此法生长高纯硅单晶水平区熔法用以生产锗单晶水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片 在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等工业生产使用的主要是化学气相外延其次是液相外延金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成 三、半导体材料的特性参数； 半导体材料的特性参数对半导体的应用甚为重要因为不用的性质决定着不同的用途下面介绍晶体管、光电器件和温差电器件对半导体材料特性的要求 1.晶体管对半导体材料特性的要求：根据晶体管的工作原理要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率用载流子迁移率大的材料制成的晶体管可以工作于更高的频率（有较好的频率响应）晶体缺陷会影响晶体管的特性甚至使其失效晶体管的工作温度高温限决定于禁带宽度的大小禁带宽度越大晶体管正常工作的高温限也越高 2.光电器件对材料特性的要求：利用半导体的光电导（光照后增加的电导）性能的辐射探测器所适用的辐射频率范围与材料的禁带宽度有关材料的非平衡载流子寿命越大则探测器的灵敏度越高而从光作用于探测器到产生响应所需的时间(即探测器的弛豫时间)也越长因此高的灵敏度和短的弛豫时间二者难于兼顾对于太阳电池来说为了得到高的转换效率要求材料有大的非平衡载流子寿命和适中的禁带宽度(禁带宽度于1.1至1.6电子伏之间最合适)晶体缺陷会使半导体发光二极管、半导体激光二极管的发光效率大为降低 3.温差电器件对材料特性的要求：为提高温差电器件的转换效率首先要使器件两端的温差大当低温处的温度（一般为环境温度）固定时温差决定于高温处的温度即温差电器件的工作温度为了适应足够高的工作温度就要求材料的禁带宽度不能太小其次材料要有大的温差电动势率、小的电阻率和小的热导率 四、半导体材料的应用举例； 1.元素半导体材料：硅在当前的应用相当广泛他不仅是半导体集成电路、半导体器件和硅太阳能电池的基础材料而且用半导体制作的器件和产品已经大范围进入我们的日常生活人们的家用电器80%以上都离不开硅材料锗是稀有元素地壳中含量较少由于锗有特殊的性质使得它的应用主要集中在制作各种二极管和三极管等 2.有机半导体材料：有机物半导体具有热激活电导率如聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物有机半导体材料可分为有机物聚合物和给体受体络合物三类有机半导体芯片等产品生产能力差但是拥有加工处理方便结实耐用成本低廉等特性 3.非晶半导体材料：非晶半导体按键的合力性质分为共价键非晶半导体和离子键非晶半导体两类可以用液相快冷方法和真空蒸汽或溅射的方法制备在工业上非晶半导体材料主要用于制备像传感器太阳能电池薄膜晶体管等非晶体半导体器件 4.化合物半导体材料：化合物半导体材料的种类繁多按元素在周期表族来分类分为三五族、二六族、四四族等如今化合物半导体材料已经在太阳能电池、光电器件、超高速器件、微波等领域占据有重要位置 五、半导体材料中杂质和缺陷的控制； 杂质控制的方法大多数是在晶体生长过程中同时掺入一定类型一定数量的杂质原子这些杂质原子最终在晶体中的分布除了决定于生长方法本身以外还决定于生长条件的选择例如用提拉法生长时杂质分布除了受杂质分凝规律的影响外还受到熔体中不规则对流的影响而产生杂质分布的起伏此外,无论采用种晶体生长方法,生长过程中容器、加热器、环境气氛甚至衬底等都会引入杂质这种情况称自掺杂晶体缺陷控制也是通过控制晶体生长条件（例如晶体周围热场对称性、温度起伏、环境压力、生长速率等）来实现的随着器件尺寸的日益缩小对晶体中杂质分布的微区不均匀和尺寸为原子数量级的微小缺陷也要有所限制因此如何精心设计严格控制生长条件以满足对半导体材料中杂质、缺陷的各种要求是半导体材料工艺中的一个中心问题 六、半导体材料早期的应用； 半导体的第一个应用就是利用它的整流效应作为检波器就是点接触二极管（也俗称猫胡子检波器即将一个金属探针接触在一块半导体上以检测电磁波）除了检波器之外在早期半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探测器等半导体的四个效应都用到了从1907年到1927年美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器1931年兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池1932年德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅等半导体红外探测器在二战中用于侦探飞机和船舰二战时盟军在半导体方面的研究也取 得了很大成效英国就利用红外探测器多次侦探到了德国的飞机 七、半导体材料的发展现状； 相对于半导体设备市场半导体材料市场长期处于配角的位置但随着芯片出货量增长材料市场将保持持续增长并开始摆脱浮华的设备市场所带来的阴影按销售收入计算日本保持最大半导体材料市场的地位然而台湾、ROW、韩国也开始崛起成为重要的市场材料市场的崛起体现了器件制造业在这些地区的发展晶圆制造材料市场和封装材料市场双双获得增长未来增长将趋于缓和但增长势头仍将保持 美国半导体产业协会(SIA)预测年半导体市场收入将接近2670亿美元连续第五年实现增长无独有偶半导体材料市场也在相同时间内连续改写销售收入和出货量的记录晶圆制造材料和封装材料均获得了增长预计今年这两部分市场收入分别为268亿美元和199亿美元 日本继续保持在半导体材料市场中的领先地位消耗量占总市场的22%年台湾地区超过了北美地区成为第二大半导体材料市场北美地区落后于ROW(RestofWorld)和韩国排名第五ROW包括新加坡、马来西亚、泰国等东南亚国家和地区许多新的晶圆厂在这些地区投资建设而且每个地区都具有比北美更坚实的封装基础 芯片制造材料占半导体材料市场的60%其中大部分来自硅晶圆硅晶圆和光掩膜总和占晶圆制造材料的62%年所有晶圆制造材料除了湿化学试剂、光掩模和溅射靶都获得了强劲增长使晶圆制造材料市场总体增长16%年晶圆制造材料市场增长相对平缓增幅为7%预计年和年增幅分别为9%和6% 半导体材料市场发生的最重大的变化之一是封装材料市场的崛起1998年封装材料市场占半导体材料市场的33%而年该份额