西安交通大学：《芯片制造－半导体工艺实用教程》 第二章 半导体材料

第二章半导体材料 半导体材料 目前用于制造半导体器件的材料有: 元素半导体(SiGe) 化合物半导体( Gaas Insb) 本征半导体:不含任何杂质的纯净半导体, 其纯度在99999(8~10个9)。 掺杂半导体:半导体材料对杂质的敏感性非常 强,例如在Si中掺入千万分之一的磷(P)或者 硼(B),就会使电阻率降低20万倍

第二章 半导体材料 半导体材料 • 目前用于制造半导体器件的材料有： 元素半导体（Si Ge） 化合物半导体（GaAs InSb） • 本征半导体： 不含任何杂质的纯净半导体， 其纯度在99.999999%（8~10个9）。 • 掺杂半导体：半导体材料对杂质的敏感性非常 强，例如在Si中掺入千万分之一的磷( P )或者 硼（B），就会使电阻率降低20万倍

硅的电阻率与掺 杂(载流子)浓 度的关系 10 罐辑N 10-3 10-2 01 10 103 电阻率(9·cm)

硅的电阻率与掺 杂（载流子）浓 度的关系

电子和空传导穴 用砷来做N型掺杂的硅用硼来做P型掺杂的硅 多出的电 空穴 As s e ●

电子和空传导穴 用砷来做N型掺杂的硅 用硼来做P型掺杂的硅 多出的电子 空穴

N型半导体中的电子传导P半导体中的空穴传导 o℃ 电子方向 空穴方向

N型半导体中的电子传导 P半导体中的空穴传导 电子方向 空穴方向 t t t t

掺杂半导体的特性 N型 P型 1.导电 电子 空穴 2.极性 负 正 3.掺杂术语 授主 受主 4.在硅中掺杂 砷、磷、锑 硼

掺杂半导体的特性 N 型 P 型 1. 电导 电子 空穴 2. 性极 负 正 3. 杂术语 掺 4. 硅中掺杂 在 授主 受主 砷、磷、锑 硼

化合物半导体 化合物半导体由元素周期表中的第Ⅱ族、第Ⅲ 族、第Ⅳ族、第Ⅵ族形成。其中用的最多的是 砷化镓(GaAs)、磷砷化镓( GaAsP)等。主 要用来制作发光二极管和微波器件。 化合物半导体的特点 载流子的迁移率比硅高,这种特性使得在通 信系统中比$i器件更快的响应高频微波并有效 地把它们转变为电流 2、抗辐射能力强。 3、制造成本较Si大,而且没有天然的氧化物

• 化合物半导体 化合物半导体由元素周期表中的第Ⅱ族、第Ⅲ 族、第Ⅳ族、第Ⅵ族形成。其中用的最多的是 砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）等。主 要用来制作发光二极管和微波器件。 • 化合物半导体的特点： 1、载流子的迁移率比硅高，这种特性使得在通 信系统中比Si器件更快的响应高频微波并有效 地把它们转变为电流。 2、抗辐射能力强。 3、制造成本较Si大，而且没有天然的氧化物

对材料的要求: 由于诸如材料的结构、获得的方法及各自的 作用,加上杂质、缺陷对器件性能的影响,对 他们的要求也不尽相同,对常用的Si、Ge、 GaAs其选用的指标主要有: 导电类型(P型或N型) 2、电阻率 3、少子寿命 4、晶格的完整性(晶体缺陷要求少于一定数 量) 5、纯度高(对要求以外的其它杂质越少越好) 6、晶向(因为晶体的各向异性,所以不同的器 件要求的晶向不同)

• 对材料的要求： 由于诸如材料的结构、获得的方法及各自的 作用，加上杂质、缺陷对器件性能的影响，对 他们的要求也不尽相同，对常用的Si、Ge、 GaAs其选用的指标主要有： 1、导电类型（P型或N型） 2、电阻率 3、少子寿命 4、晶格的完整性（晶体缺陷要求少于一定数 量） 5、纯度高（对要求以外的其它杂质越少越好） 6、晶向（因为晶体的各向异性，所以不同的器 件要求的晶向不同）