绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片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化镓单晶,而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、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。1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体的第三种特性。
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半导体(semiconductor)指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。
体中拉制单晶:用与熔体相同材料的小单晶体作为籽晶,当籽晶与熔体接触并向上提拉时,熔体依靠表面张力也被拉出液面,同时结晶出与籽晶具有相同晶体取向的单晶体。区域熔炼法制备单晶:用一籽晶与半导体锭条在头部熔接,随着熔区的移动则结晶部分即成单晶。从溶液中再结晶。从汽相中生长单晶。前两种方法用来生长体单晶,用提拉法已经能制备直径为200毫米,长度为1~2米的锗、硅单晶体。后两种方法主要用来生长薄层单晶。这种薄层单晶的生长一般称外延生长,薄层材料就生长在另一单晶材料上。这另一单晶材料称为衬底,一方面作为薄层材料的附着体,另一方面即为单晶生长所需的籽晶。衬底与外延层可以是同一种材料(同质外延),也可以是不同材料(异质外延)。采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延;采用从汽相中生长单晶原理的称汽相外延。液相外延就是将所需的外延层材料(作为溶质,例如GaAs),溶于某一溶剂(例如液态镓)成饱和溶液,然后将衬底浸入此溶液,逐渐降低其温度,溶质从过饱和溶液中不断析出,在衬底表面结晶出单晶薄层。汽相外延生长可以用包含所需材料为组分的某些化合物气体或蒸汽通过分解或还原等化学反应淀积于衬底上,也可以用所需材料为源材料,然后通过真空蒸发、溅射等物理过程使源材料变为气态,再在衬底上凝聚。分子束外延是一种经过改进的真空蒸发工艺。利用这种方法可以精确控制射向衬底的蒸气速率,能获得厚度只有几个原子厚的超薄单晶,并可得到不同材料不同厚度的互相交叠的多层外延材料。非晶态半导体虽然没有单晶制备的问题,但制备工艺与上述方法相似,一般常用的方法是从汽相中生长薄膜非晶材料。发现历史编辑 播报
战略地位编辑 播报
半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。
常见的半导体材料有硅、锗、化镓等,硅是各种半导体材料应用中具有影响力的一种。