半导体分类.doc

按半导体工艺分类,集成电路可以分为 A、双极型电路、MOS电路和接口电路B、双极型电路、MOS电路和双极型MOS电路C、小规模、大规模和超大规模集成电路D、模拟集成电路、数字集成电路化合物半导体分类概述化合物半导体主要包括III-V族，II-VI族、IV-IV族及I-III-VI族等，但就研究现况及未来远景而言，仍以III-V族、II-VI族及IV-IV族为主流，概述如下。1.III-V族（1）砷化物系列材料包括AlGaAs、应变InGaAs材料，已是最成熟的化合物半导体，也是在光纤通讯、无线通讯及信息产业上不可或缺的关键材料。近年来，研究重点除了与量产技术相关的课题外，最受注意的方向就是与纳米科技相关的InGaAs、InAs量子点、量子线低维度结构及其临场实时检测技术、Metamorphic外延技术、含氮的InGaAsSbN材料、以及含Mn，Co，Ni及Cr等元素的磁性材料。这些新材料搭配纳米结构会是未来发展量子器件的基础。（2）磷化物系列材料包括可见光范围的AlGaInP/GaAs及光纤通讯应用的InGaAsP/InP以及InAlGaAs/InP系列材料。含磷系列的材料，在MOCVD外延技术上已相当成熟，但在分子束外延（MBE）技术方面，直到最近几年由于固态磷源技术的进步，且有良好的均匀性及安全性的优点，而成为许多人青睐的选项的一。AlGaInP材料主要应用于LED及激光，而InGaP/GaAs则是重要的HBT材料，InP系列除了光纤通讯的应用的外，也是高速器件及MMIC的重要材料，特别是InP HBT将在100 GHz以上的电路扮演极重要的角色。当然，其纳米结构也是研究重点的一。（3）氮化物系列材料包括BN，AlN，GaN及InN等，是当今最热门的研究重点，相关材料的波长涵盖范围包括紫外光、紫光、蓝光、绿光、红光，甚至红外光，而器件则包括高亮度LED、半导体激光、光侦测器，以及高功率电子器件，如HEMT等。由于它的应用广泛，各种不同的外延技术都值得发展。目前氮化物系列材料最大的课题是没有适当的晶格匹配衬底。因此，衬底材料的单晶成长技术，及以HVPE成长厚层GaN作为衬底的相关技术，均是值得探讨的课题。除了六方晶系氮化物系列材料的外，低度含氮的立方化合物半导体材料也是一个重要的研究主题，在GaAs衬底上成长InGaAsN以制作1.3 m，1.55 m激光及光放大器即是一例。这类型材料的外延成长、材料缺陷研究、物理研究与器件应用，目前虽已有良好的进展，但其中牵涉的物理仍未十分清楚，有待深入研究。（4）锑化物系列材料锑化物系列的材料过去主要是在中红外线波长范围（2-5m）的应用，包括下一世代的光纤通讯、中红外线光源、侦测器及热光伏特(TPV)能源转换器等。近年来含锑化合物的MOCVD与MBE技术都有所进步，在电子与光纤通信领域也逐渐受到重视。例如InP/GaAsSb/InP DHBT、GaAsSb/GaAs长波长面发射激光(VCSEL)，以及未来超高频、低电压、低功率消耗的锑基材料的电子器件与集成电路技术等。同时锑元素常在异质外延成长时扮演界面活性剂(surfactant)的角色，有助于获得平整的界面。因此，锑化物材料、制程与器件均有其研究价值。此外，锑化物中InAs与GaSb系列的碎能带结构也有产生许多有趣物理课题的可能性。（5）氧化物材料一直受到无法成长高质量氧化层的限制，III-V族的MOSFET发展有限，最近几年，III-V族的MOSFET在氮化物技术有所突破后，已再次燃起研究者兴趣，氧化物的材料从SiO2，Al2O3，发展到Ga2O3，Gd2(Ga2O3)，氧化物的成长技术包括液相沉积法(LPD)，热氧化，PECVD及MBE等，除了GaAs MOSFET，增强型GaN MOSFET最近也已被实现，但仍有很大的研究空间。2.II-VI族II-VI族材料以ZnSe及HgCdTe二个系统最为普遍，近年来ZnO、MgO等宽能阶材料也渐受重视。HgCdTe是成熟的红外探测器的材料，使用带有Hg特殊装置的MBE设备生长的HgCdTe已经是西方国家在军事上的制胜法宝之一。自1991年ZnSe蓝绿光脉冲型激光器发展成功，至今，其寿命虽可达400小时，但已被GaN系列的激光所超越。因此，在激光器的应用上，ZnSe几乎已丧失其舞台，不过在白光LED的应用仍有一些可能性。日本住友公司利用ZnSe衬底深层能阶所发出的黄光混合于其上的二极管的蓝紫光，制作白光二极管，初步证实可行，惟目前其寿命仍不及GaN器件，一些用以提高其可靠度的方法尚待证实。ZnSe、CdSe、CdS等材料除了应用于现已成熟的光电产品上，未来最具潜力的领域应是应用于生物芯片及医学检验的量子点结构。此外，在太阳电池、磁性材料与自旋电子器件上也有发挥的空间。ZnO材料的研究逐年增加，焦点大多是在透明电极、发光器件，及纳米结构，如纳米柱的制备等。3.IV-IV族（1）SiGe/SiGeC这类材料是目前极为热门的材料，未来将与Si结合，大幅增加Si基器件的功能、性能与应用潜力，具有广大商机。此材料的制备目前仍以高真空CVD成长技术为主，它的材料特性、物理特性（如量子现象等）及器件特性值得研究。（2）SiC由于它属于间接能带，在发光器件方面，无法和已高度发展的氮化物系列材料竞争，但它具有高导电性及较佳的晶格匹配，可作为氮化物材料成长的衬底选择。另外，它的大能带及较佳的热导系数，使其可往高功率高温的电子器件或MOSFET发展。目前SiC材料缺陷仍多，价格昂贵，所以SiC的晶体生长技术也是值得开发的领域的一。 半导体的分类，按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其