第二章 半导体材料(定稿版)
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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）
HIC－集成电路材料
集成电路材料
• 电气系统 主要应用
– 导体 – 绝缘体
• 集成电路 制造应用
– 导体 – 半导体 – 绝缘体
HIC－集成电路材料
集成电路材料
分类
材料
电导率
（S·cm-1）
（6）利用金属-氧化物-半导体结构，可以形成PMOS、 NMOS和CMOS场效应晶体管。
HIC－集成电路材料
PN结
PN结的形成
• 在完整的晶体上，利用掺杂方法使晶体内部形成相 邻的P型半导体 区和 N型半导体 区，在这两个区的 交界面处就形成了下图所示的 PN结
HIC－集成电路材料
PN结
平衡状态下的PN结
• P区中的空穴向N区扩散，在P区中留下带负电荷的受 主杂质离子；而N区中的电子向P区扩散，在N区中留 下带正电荷的施主杂质离子。
由P区扩散到N区的空穴与N 区的自由电子复合。同样， 由N区扩散到P区的自由电子 与P区内的空穴复合。
于是在紧靠接触面两边形成 了数值相等、符号相反的一 层很薄的空间电荷区，称为 耗尽层，这就是PN结。
HIC－集成电路材料
PN结
主要参数
1. 最大整流电流 IOM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平 均电流。
2. 反向击穿电压UBR
二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增， 二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手 册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一 半。
PN结
主要参数
在常温下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
空穴
+4
+4
+4
+4
自由电子 束缚电子
Biblioteka Baidu
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
2.本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量 相等的两种载流子，即
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
导体、半导体和绝缘体
一、导体 自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。
二、绝缘体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
三、半导体 另有一类物质的导电特性处于导体和 绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷 化镓和一些硫化物、氧化物等。
半导体
– 制作集成电路的硅、锗等都是 晶体。胶等都是非晶。
– 晶体中原子按一定的距离在空间有规律的排列。 – 硅、锗均是四价元素，原子的最外层轨道上具有四
个价电子。
– 价电子不局限于单个原子，可以转移到相邻的原子 上去，这种价电子共有化运动就形成了晶体中的共 价键结构。
HIC－集成电路材料
本征半导体
本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
在热力学温度零度和没有外界能量激发时，由于价电子受到 共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不 导电的。
当温度升高或受到光照等外界因素的影响时，某些共价键中 的价电子获得了足够的能量，跃迁到导带，成为自由电子。 同时，在共价键中留下相同数量的空穴。
硅和锗的晶 体结构：
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
硅和锗的共价键结构
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
+4
+4
+4
+4
形成共价键后，每个原子的最外层 电子是八个，构成稳定结构。
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
HIC－集成电路材料
半导体特性
（4）利用金属与掺杂的半导体材料接触，可以形成肖特 基二极管和MESFET（金属-半导体场效应晶体管）与 HEMT（高电子迁移率晶体管）等器件。
（5）对不同区域的半导体材料进行不同类型和浓度掺杂， 可以形成PN结二极管、PIN型二极管（这里I表示本 征半导体）和PNP、NPN等各类结型晶体管。
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锑化铟）
• 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。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
杂质半导体的示意表示法：
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成
晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子 与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价 电子。
导体 铝、金、钨、铜等金属，镍铬 105 等合金
半导 体
硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳 化镓等
10−22 ~ 10− 14
绝缘 SiO2(二氧化硅)、SiON(氮氧化
体
硅)、Si3N4(氮化硅)等
10− 9~102
HIC－集成电路材料
铝、金、钨、铜等金属和镍铬等合金
（1）构成低值电阻； （2）构成电容元件的极板； （3）构成电感元件的绕线； （4）构成传输线（微带线和共面波导）的导体结构； （5）与轻掺杂半导体构成肖特基结接触； （6）与重掺杂半导体构成半导体器件的电极的欧姆接触； （7）构成元器件之间的互连； （8）构成与外界焊接用的焊盘。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
HIC－集成电路材料
N型半导体
本征半导体硅中掺入少量的5价元素，如磷、砷和锑等， 就可以构成N型半导体。
5价杂质的原子很容易释放出价电子，所以称它为“施 主杂质”。
在N型半导体中， 电子为多数载流子， 空穴为少数载流子。
HIC－集成电路材料
半导体特性
（1）掺杂特性
掺杂可明显改变半导体的电导率。如室温30℃时，在纯净 锗中掺入亿分之一的杂质，电导率会增加几百倍。掺杂可控 制半导体的电导率，制造出各种不同的半导体器件。
根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体可以分为 P型半导体 N型半导体
HIC－集成电路材料
P型半导体
本征半导体硅中掺入少量的3价元素，如硼、铝或铟 等，就可以构成 P型半导体。
3价杂质的原子很容易接受价电子，所以称它为 “受主杂质”。
在P型半导体中， 空穴为多数载流子，
电子为少数载流子。
自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，空 穴吸引附近的电子来填 补，这样的结果相当于 空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移 动，因此可以认为空穴 是载流子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
空穴是半导体中特有的一种粒子（带正电），与电子的电荷 量相同。
半导体中存在两种载流子：带＋q电荷的空穴和带－q电荷 的自由电子。
HIC－集成电路材料
杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质原子将会得到 杂质半导体
杂质半导体的导电性能相对于本征半导体发生显著 改变，由此制造出人们所期望的各种性能的 半导体器件
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
多余 电子
+4 +4
N 型半导体中的 载流子是什么？
磷原子
+5 +4
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
3. 反向电流 IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向 电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流 越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向 电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流 要比硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用 它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体－本征激发
1.载流子、自由电子和空穴 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价
电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。
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： 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
但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。 近似认为多子与杂质浓度相等。
（2）热敏特性
半导体受热时，其导电能力发生显著的变化。利用这种 效应可制成热敏器件。另一方面热敏效应会使半导体的热稳 定性下降，所以由半导体构成的电路中常采用温度补偿等措 施。
（3）光敏特性
光照也可改变半导体的电导率，通常称之为半导体的光电 效应。利用光电效应可以制成光敏电阻、光电晶体管、光电 耦合器 等。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
P 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体
点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有
三个价电子，与相邻的
空穴
半导体原子形成共价键时，产
+4
+4
生一个空穴。这个空穴可能吸
引束缚电子来填补，使得硼原 子成为不能移动的带负电的离
+3
+4
子。由于硼原子接受电子，所 以称为受主原子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如：
• 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。
• 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体－结构
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体 点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最 外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子 形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不 受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原 子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给 出一个电子，称为施主原子。
HIC－集成电路材料
SiO2、SiON、Si3N4等硅的氧化物和氮化物
（1）构成电容的介质； （2）构成MOS（金属-氧化物-半导体）器
件的栅绝缘层； （3）构成元件和互连线之间的横向隔离； （4）构成工艺层面之间的垂直向隔离； （5）构成防止表面机械损伤和化学污染的
钝化层。
HIC－集成电路材料
硅的电阻率与掺 杂（载流子）浓 度的关系
• 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。
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）
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集成电路材料
• 电气系统 主要应用
– 导体 – 绝缘体
• 集成电路 制造应用
– 导体 – 半导体 – 绝缘体
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集成电路材料
分类
材料
电导率
（S·cm-1）
（6）利用金属-氧化物-半导体结构，可以形成PMOS、 NMOS和CMOS场效应晶体管。
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PN结
PN结的形成
• 在完整的晶体上，利用掺杂方法使晶体内部形成相 邻的P型半导体 区和 N型半导体 区，在这两个区的 交界面处就形成了下图所示的 PN结
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PN结
平衡状态下的PN结
• P区中的空穴向N区扩散，在P区中留下带负电荷的受 主杂质离子；而N区中的电子向P区扩散，在N区中留 下带正电荷的施主杂质离子。
由P区扩散到N区的空穴与N 区的自由电子复合。同样， 由N区扩散到P区的自由电子 与P区内的空穴复合。
于是在紧靠接触面两边形成 了数值相等、符号相反的一 层很薄的空间电荷区，称为 耗尽层，这就是PN结。
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PN结
主要参数
1. 最大整流电流 IOM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平 均电流。
2. 反向击穿电压UBR
二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增， 二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手 册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一 半。
PN结
主要参数
在常温下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。
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补充：半导体基本知识
空穴
+4
+4
+4
+4
自由电子 束缚电子
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补充：半导体基本知识
2.本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量 相等的两种载流子，即
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
导体、半导体和绝缘体
一、导体 自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。
二、绝缘体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
三、半导体 另有一类物质的导电特性处于导体和 绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷 化镓和一些硫化物、氧化物等。
半导体
– 制作集成电路的硅、锗等都是 晶体。胶等都是非晶。
– 晶体中原子按一定的距离在空间有规律的排列。 – 硅、锗均是四价元素，原子的最外层轨道上具有四
个价电子。
– 价电子不局限于单个原子，可以转移到相邻的原子 上去，这种价电子共有化运动就形成了晶体中的共 价键结构。
HIC－集成电路材料
本征半导体
本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
在热力学温度零度和没有外界能量激发时，由于价电子受到 共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不 导电的。
当温度升高或受到光照等外界因素的影响时，某些共价键中 的价电子获得了足够的能量，跃迁到导带，成为自由电子。 同时，在共价键中留下相同数量的空穴。
硅和锗的晶 体结构：
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
硅和锗的共价键结构
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
+4
+4
+4
+4
形成共价键后，每个原子的最外层 电子是八个，构成稳定结构。
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
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半导体特性
（4）利用金属与掺杂的半导体材料接触，可以形成肖特 基二极管和MESFET（金属-半导体场效应晶体管）与 HEMT（高电子迁移率晶体管）等器件。
（5）对不同区域的半导体材料进行不同类型和浓度掺杂， 可以形成PN结二极管、PIN型二极管（这里I表示本 征半导体）和PNP、NPN等各类结型晶体管。
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锑化铟）
• 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。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
杂质半导体的示意表示法：
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成
晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子 与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价 电子。
导体 铝、金、钨、铜等金属，镍铬 105 等合金
半导 体
硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳 化镓等
10−22 ~ 10− 14
绝缘 SiO2(二氧化硅)、SiON(氮氧化
体
硅)、Si3N4(氮化硅)等
10− 9~102
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铝、金、钨、铜等金属和镍铬等合金
（1）构成低值电阻； （2）构成电容元件的极板； （3）构成电感元件的绕线； （4）构成传输线（微带线和共面波导）的导体结构； （5）与轻掺杂半导体构成肖特基结接触； （6）与重掺杂半导体构成半导体器件的电极的欧姆接触； （7）构成元器件之间的互连； （8）构成与外界焊接用的焊盘。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
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杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
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N型半导体
本征半导体硅中掺入少量的5价元素，如磷、砷和锑等， 就可以构成N型半导体。
5价杂质的原子很容易释放出价电子，所以称它为“施 主杂质”。
在N型半导体中， 电子为多数载流子， 空穴为少数载流子。
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半导体特性
（1）掺杂特性
掺杂可明显改变半导体的电导率。如室温30℃时，在纯净 锗中掺入亿分之一的杂质，电导率会增加几百倍。掺杂可控 制半导体的电导率，制造出各种不同的半导体器件。
根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体可以分为 P型半导体 N型半导体
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P型半导体
本征半导体硅中掺入少量的3价元素，如硼、铝或铟 等，就可以构成 P型半导体。
3价杂质的原子很容易接受价电子，所以称它为 “受主杂质”。
在P型半导体中， 空穴为多数载流子，
电子为少数载流子。
自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，空 穴吸引附近的电子来填 补，这样的结果相当于 空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移 动，因此可以认为空穴 是载流子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
空穴是半导体中特有的一种粒子（带正电），与电子的电荷 量相同。
半导体中存在两种载流子：带＋q电荷的空穴和带－q电荷 的自由电子。
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杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质原子将会得到 杂质半导体
杂质半导体的导电性能相对于本征半导体发生显著 改变，由此制造出人们所期望的各种性能的 半导体器件
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补充：半导体基本知识
多余 电子
+4 +4
N 型半导体中的 载流子是什么？
磷原子
+5 +4
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
3. 反向电流 IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向 电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流 越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向 电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流 要比硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用 它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
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补充：半导体基本知识
本征半导体－本征激发
1.载流子、自由电子和空穴 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价
电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。
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： 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
但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。 近似认为多子与杂质浓度相等。
（2）热敏特性
半导体受热时，其导电能力发生显著的变化。利用这种 效应可制成热敏器件。另一方面热敏效应会使半导体的热稳 定性下降，所以由半导体构成的电路中常采用温度补偿等措 施。
（3）光敏特性
光照也可改变半导体的电导率，通常称之为半导体的光电 效应。利用光电效应可以制成光敏电阻、光电晶体管、光电 耦合器 等。
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补充：半导体基本知识
P 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体
点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有
三个价电子，与相邻的
空穴
半导体原子形成共价键时，产
+4
+4
生一个空穴。这个空穴可能吸
引束缚电子来填补，使得硼原 子成为不能移动的带负电的离
+3
+4
子。由于硼原子接受电子，所 以称为受主原子。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如：
• 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。
• 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
本征半导体－结构
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
HIC－集成电路材料
补充：半导体基本知识
N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体 点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最 外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子 形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不 受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原 子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给 出一个电子，称为施主原子。
HIC－集成电路材料
SiO2、SiON、Si3N4等硅的氧化物和氮化物
（1）构成电容的介质； （2）构成MOS（金属-氧化物-半导体）器
件的栅绝缘层； （3）构成元件和互连线之间的横向隔离； （4）构成工艺层面之间的垂直向隔离； （5）构成防止表面机械损伤和化学污染的
钝化层。
HIC－集成电路材料
硅的电阻率与掺 杂（载流子）浓 度的关系
• 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。