半导体材料的应用及发展趋势.pptx

由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成， 典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在应用 方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元 素Zn、
Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要 的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④Ⅰ-Ⅶ 族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化 合
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。（半导体材料） 绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片
二、半导体材料实际运用制备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。半导体材料所有的半导 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，
sSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外，还有它 的结构基本为闪锌矿的四元系(例如Cu2FeSnS4)和更复杂 的无机化合物。3、有机化合物半导体：已知的有机半
导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一 些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到应用。4、 非晶态与液态半导体：这类半导体与晶态半导体的最大 区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。
半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性 能(导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在 1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集 成电
路的电子材料。一、半导体材料主要种类半导体材料可 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、无机化合物半导体、
有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。1、元素半导 体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导 性半导体材料的元素，下表的黑框中即这11种元素半导 体,其中C表示金刚石。C、P、S
e具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导 性;Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸 点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价 值不大。As、Sb
物，其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族：Ⅴ族元 素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素 S、Se、Te形成的化合物具有的 形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是
重要的温差电材料。⑥第四周期中的B族和过渡族元素Cu、 Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的 热敏电阻材料。⑦某些稀土族元素 Sc、Y、Sm、Eu、Yb、
、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、 Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被 利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素 已得到利用。Ge、Si
仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。（半导体 材料）2、无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元 系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪 锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:
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百度文库 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
Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。 除这些二元系化合物外还有它们与元素或它们之间的固 溶体半导体，例如Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb
-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP等。研究这些固溶体可以在改 善单一材料的某些性能或开辟新的应用范围方面起很大 作用。（半导体材料元素结构图）半导体材料三元系包 括：族:这是由一
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，半导体材
料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
个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ-Ⅴ族中两个Ⅲ族原子所 构成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、 CdSnSe2等。族：这是由一个Ⅰ族和一个Ⅲ族原子去替代 Ⅱ-Ⅵ
族中两个Ⅱ族原子所构成的, 如 CuGaSe2、AgInTe2、 AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2等。：这是由一个Ⅰ族和一个 Ⅴ族原子去替代族中两个Ⅲ族原子所组成,如Cu3A