半導(dǎo)體材料論文：半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀

《半導(dǎo)體材料論文：半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、半導(dǎo)體材料論文:半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀摘要在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展屮，一?般將硅、錯(cuò)稱為笫一代半導(dǎo)體材料;將碑化傢、磷化鋼、磷化鐐等稱為笫二代半導(dǎo)體材料;而將寬禁帶(Eg>2.3eV)的氮化鐐、碳化硅和金剛石等稱為第三代半導(dǎo)體材料。木文介紹了三代半導(dǎo)體的性質(zhì)比較、應(yīng)用領(lǐng)域、國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和進(jìn)展情況等。關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料;多品硅;單品硅;砂化掾;氮化銖1刖呂半導(dǎo)體材料是指電阻率在107Qcm-10-3Q-cm,界于金屬和絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要基礎(chǔ)材料⑴，支撐著通信、計(jì)算機(jī)、信息家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子

2、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模最人的是美國(guó)和口本，其2002年的銷售收入分別為3189億美元和2320億美元⑵。近兒年來(lái)，我國(guó)電子信息產(chǎn)品以舉世矚冃的速度發(fā)展，2002年銷售收入以1.4億人民幣居全球第3位，比上年增長(zhǎng)20%,產(chǎn)業(yè)規(guī)模是1997年的2.5倍，居國(guó)內(nèi)各工業(yè)部門首位⑶。半導(dǎo)體材料及應(yīng)用已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志。半導(dǎo)體材料的種類繁多，按化學(xué)組成分為元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體利固溶體半導(dǎo)體;按組成元素分為一元、二元、三元、多元等;按晶態(tài)可分為多晶、單晶和非晶;按應(yīng)用方式可分為體材料和薄膜材料。人部分半導(dǎo)體材

3、料單晶制片后直接川于制造半導(dǎo)體材料，這些稱為“體材料”;相對(duì)應(yīng)的“薄膜材料”是在半導(dǎo)體材料或其它材料的襯底上生長(zhǎng)的，具有顯箸減少“體材料”難以解決的固熔體偏析問(wèn)題、提高純度和晶體完整性、生長(zhǎng)異質(zhì)結(jié)，能用于制造三維電路等優(yōu)點(diǎn)。許多新型半導(dǎo)體器件是在薄膜上制成的，制備薄膜的技術(shù)也在不斷發(fā)展。薄膜材料有同質(zhì)外延薄膜、界質(zhì)外延薄膜、超品格薄膜、非品薄膜等。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展屮，-?般將硅、錯(cuò)稱為第一代半導(dǎo)體材料;將砂化繪、磷化鋼、磷化諫、碑化錮、神化鋁及其合金等稱為第二代半導(dǎo)體材料;而將寬禁帶(Eg>2.3eV)的氮化稼、碳化硅、硒化鋅和金剛石等稱為第三

4、代半導(dǎo)體材料叫上述材料是H前主要應(yīng)用的半導(dǎo)體材料，三代半導(dǎo)體材料代表品種分別為硅、碑化稼和氮化諫。木文沿用此分類進(jìn)行介紹。2主要半導(dǎo)體材料性質(zhì)及應(yīng)用材料的物理性質(zhì)是產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)，表1列出了主耍半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)及應(yīng)用情況［5］。表屮禁帶寬度決定發(fā)射光的波長(zhǎng)，禁帶寬度越人發(fā)射光波長(zhǎng)越短(藍(lán)光發(fā)射);禁帶寬度越小發(fā)射光波長(zhǎng)越長(zhǎng)。其它參數(shù)數(shù)值越高，半導(dǎo)體性能越好。電子遷移速率決定半導(dǎo)體低壓條件下的高頻工作性能，飽和速率決定半導(dǎo)體高壓條件下的高頻工作性能。表1主要半導(dǎo)體材料的比較禁帶寬度(CV〉1」1.43.4飽和速率(x107cm/s)1.02」2

5、.7熱導(dǎo)(W/cm-K)1.30.62.0擊穿電壓(MV/cm)0.30.45.0電子遷移速率(cmTV?s)13508500900光學(xué)應(yīng)用無(wú)紅外藍(lán)光/紫外高頻性能差好好髙溫性能中差好發(fā)展階段成熟發(fā)展中初期相對(duì)制造成本低高髙GaAsGaN物理性質(zhì)應(yīng)用情況硅材料具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、熱性能與機(jī)械性能優(yōu)良、易于生長(zhǎng)人尺寸高純度晶體等優(yōu)點(diǎn)，處在成熟的發(fā)展階段。口前，硅材料仍是電子信息產(chǎn)業(yè)最主婆的基礎(chǔ)材料，95%以上的半導(dǎo)體器件和99%以上的集成電路(IC)是用硅材料制作的。在21世紀(jì)，可以預(yù)見(jiàn)它的主導(dǎo)和核心地位仍不會(huì)動(dòng)搖。但是硅材料的物理性質(zhì)限制了具

6、在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)用。神化傢材料的電子遷移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高頻、高速和光電性能，并可在同一芯片同吋處理光電信號(hào)，被公認(rèn)是新一代的通信用材料。隨著高速信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，砂化繚成為繼硅之后發(fā)展授快、應(yīng)川授廣、產(chǎn)量最大的半導(dǎo)體材料。同時(shí)，其在軍事電子系統(tǒng)中的應(yīng)用H益廣泛，并占據(jù)不可取代的重要地位。GaN材料的禁帶寬度為硅材料的3倍多，其器件在大功率、高溫、高頻、高速和光電子應(yīng)用方面具冇遠(yuǎn)比硅器件和神化鐐器件更為優(yōu)良的特性，可制成藍(lán)綠光、紫外光的發(fā)光器件和探測(cè)器件。近年來(lái)取得了很人進(jìn)展，并開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。與制造技術(shù)非

7、常成熟和制造成本相對(duì)較低的硅半導(dǎo)體材料相比，笫三代半導(dǎo)體材料目前血臨的最主要挑戰(zhàn)是發(fā)展適合GaN薄膜牛長(zhǎng)的低成本襯底材料和人尺寸的GaN休單晶生長(zhǎng)工藝。主要半導(dǎo)體材料的用途如表2所示?？梢灶A(yù)見(jiàn):以硅材料為主體、GaAs半導(dǎo)體材料及新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料共同發(fā)展將成為集成電路及半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。3半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3.1半導(dǎo)體硅材料*2半導(dǎo)體材料的主要用途"I材料名稱制作SS件主耍用逢：二極管、品體管適訊、雷達(dá)，廣播、電視.白動(dòng)控制集成電路各種計(jì)覽機(jī).通訊、廣播、白動(dòng)控制?電子鐘農(nóng)、儀及Sf整流器整流幣流、￡(流輸配電、電氣機(jī)車、設(shè)務(wù)自控

8、、鬲須據(jù)蕩器、超聲波報(bào)蕩器射統(tǒng)探測(cè)器原子能分析、光童子檢測(cè)太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能發(fā):電各種微波管術(shù)達(dá)、微波通訊、電視、務(wù)動(dòng)通訊激光管光纖通訊紅