(整理)半導(dǎo)體材料復(fù)習(xí)資料

1、精品文檔精品文檔半導(dǎo)體材料緒論1、半導(dǎo)體的主要特征(1)電阻率大體在1031()9。范圍(2)電阻率的溫度系數(shù)是負的(3)通常具有很高的熱電熱(4)具有整流效應(yīng)(5)對光具有敏感性，能產(chǎn)生光伏效應(yīng)或光電效應(yīng)2、三代半導(dǎo)體材料的主要代表第一代：Si第二代：GaAs第三代：GaN3、純度及其表示方法純度：表征半導(dǎo)體材料中雜質(zhì)含量多少的一個物理量表示方法：ppm：1個ppm相當(dāng)于百萬分之一m(mi11ion)ppb：1.個ppb相當(dāng)于十億分之一b(billion)4、半導(dǎo)體材料的分類元素半導(dǎo)體體元素半導(dǎo)體體第一章硅和錯的化學(xué)制備1、高純硅的制備方法(1)三氯氫硅氫還原法(2)硅烷法2、硅烷法制備高純

2、硅的優(yōu)點（1）制取硅烷時，硅烷中的雜質(zhì)容易去除（2）硅烷無腐蝕性，分解后也無鹵素及鹵化氫產(chǎn)生，降低對設(shè)備的玷污（3）硅烷熱分解溫度低，不使用還原劑，有利于提高純度（4）制備的高純多晶硅的金屬雜質(zhì)含量很低（5）用硅烷外延生長時，自摻雜低，便于生長薄的外延層第二章區(qū)熔提純1、分凝現(xiàn)象與區(qū)熔提純將含有雜質(zhì)的晶態(tài)物質(zhì)熔化后再結(jié)晶時，雜質(zhì)在結(jié)晶的固體和未結(jié)晶的液體中濃度是不同的，這種現(xiàn)象叫分凝現(xiàn)象區(qū)熔提純是利用分凝現(xiàn)象將物料局部熔化形成狹窄的熔區(qū)，并令其沿錠長從一端緩慢地移動到另一端，重匆多次使雜質(zhì)盡量被集中在尾部或頭部，進而達到使中部材料被提純的技術(shù)2、平衡分凝系數(shù)與有效分凝系數(shù)雜質(zhì)在固相與液相接近平

3、衡時，固相中雜質(zhì)濃度為G,液相中雜質(zhì)濃度為Q,它們的比值稱為有效分凝系數(shù)Ko,即Cs為了描述界面處薄層中雜質(zhì)濃度偏離對固相中雜質(zhì)濃度的影響，通常把固相雜質(zhì)濃度Cs與熔體內(nèi)部的雜質(zhì)濃度Q。的比值定義為有效分凝系數(shù)Ke”,即=Cs/CL03、正常凝固和區(qū)熔法中的雜質(zhì)分布情況對于K1的雜質(zhì)，其濃度越接近尾部越大，向尾部集中對于K1的雜質(zhì)，其濃度越接近頭部越大，向頭部集中對于K%1的雜質(zhì)，基本保持原有的均勻分布的方式4、能否無限區(qū)熔提純不能經(jīng)過多次區(qū)熔提純后，雜質(zhì)分布狀態(tài)將達到一個相對穩(wěn)定且不再改變的狀態(tài)，把這種極限狀態(tài)叫做極限分布或最終分布5、熔區(qū)長度在實際區(qū)熔時，最初幾次應(yīng)該用大熔區(qū)，后幾次用小熔

4、區(qū)的工藝條件第三章晶體生長1、晶體生長的熱力學(xué)條件系統(tǒng)處于過冷狀態(tài)，體系自由能AG0時，才可能進行相轉(zhuǎn)變生長晶體2、均勻成核與非均勻成核均勻成核：在一定的過飽和度、過冷度的條件下，由體系中直接形成晶核非均勻成核：在體系中存在外來質(zhì)點，在外來質(zhì)點上成核3、均勻成核中的臨界晶核（胚）以及生成臨界晶核的條件臨界晶核是指新相胚芽可以與母相達到平衡從而可以存在的晶核形成臨界晶核的條件要想形成臨界晶核，其自由能的降低量必須達到晶核表面能的1/3,才能越過表面能勢壘，形成穩(wěn)定晶核4、晶體的形核能在臨界狀態(tài)下成核必須提供其體系1/3的表面能，這部分能量應(yīng)由外界提供，稱這部分能量為形核能（功）5、硅單晶直拉生長

5、法在直拉單晶爐內(nèi)，向盛有熔硅用煙中，引入籽晶作為非均勻晶核，然后控制熱場，將籽晶旋轉(zhuǎn)并緩慢向上提拉，單晶便在籽晶下按籽晶的方向長大第四章硅、錯晶體中的雜質(zhì)和缺陷1、摻雜方式元素摻雜：直接將純元素加入到制備的單晶材料（2）合金摻雜：將摻雜的元素與要制備的單晶材料制成合金，根據(jù)合金中摻雜的含量加入相應(yīng)的合金2、摻雜量的計算材料的電阻率P與雜質(zhì)濃度Cs的關(guān)系(4-1)式中u為電子（或空穴）遷移率雜質(zhì)分布為Cs=KCo（lg）-（i一切（4-2）由（4-1）及（4-2）可得某一位置g處的電阻率與原來熔體中雜質(zhì)濃度C。的關(guān)系(4-3)(4-4)1(4-3)(4-4)P_epKCo（l-g）-C如果要拉w

6、克錯，則所需加入的雜質(zhì)量m為_wA_1wAm一甌-pgK(l-g)-Q-K)函式中，d為錯的密度，N。為阿佛加德羅數(shù)，A是雜質(zhì)的摩爾質(zhì)量，K為雜質(zhì)的分凝系數(shù)3、位錯對器件的影響及來源影響金屬雜質(zhì)極容易在位錯上沉淀，破壞PN結(jié)的反向特性在應(yīng)力作用下，位錯處出現(xiàn)增強擴散位錯引起噪聲增加來源在單晶生長時籽晶（或襯底）中含有位錯，而且位錯露頭在生長面上，因位錯線不能在晶體內(nèi)部中斷，它們將隨著晶體的生長由籽晶延伸到新生長的晶體中，直到與晶體表面相交時為止，這叫位錯遺傳由于應(yīng)力引入位錯4、硅單晶中的微缺陷指無位錯單晶在生長方向的橫斷面經(jīng)西特爾（Sirtl）腐蝕液腐蝕后，所觀察到的呈漩渦狀分布的宏觀缺陷花紋

7、，故俗稱漩渦缺陷第五章硅外延生長1、外延生長的定義及特點定義在一定條件下，在經(jīng)過切、磨、拋等仔細加工的單晶襯底上，生長一層合乎要求的單晶層的方法特點可以在低（高）阻襯底上外延生長高（低）阻外延層可以在P（N）型襯底上外延生長N（P）型外延層，直接形成PN結(jié)，而不存在用擴散法在單晶基片制作PN結(jié)時的補償?shù)膯栴}與掩膜技術(shù)結(jié)合，在指定的區(qū)域進行選擇外延生長，為集成電路和結(jié)構(gòu)特殊的器件的制作創(chuàng)造了條件可以在外延生長過程中根據(jù)需要改變摻雜的種類及濃度，濃度的變化可以是陡變的，也可以緩變的可以生長異質(zhì)，多層，多組分化合物且組分可變的超薄層可在低于材料熔點溫度下進行外延生長，生長速率可控，可以實現(xiàn)原子級尺寸

8、厚度的外延生長可以生長不能拉制單晶材料2、抑制自摻雜盡量減少雜質(zhì)由襯底逸出使用蒸發(fā)速度較小的雜質(zhì)做襯底和埋層中的雜質(zhì)外延生長前高溫加熱襯底，使硅襯底表面附近形成一雜質(zhì)耗盡層，再外延時雜質(zhì)逸出速度減少自摻雜效應(yīng)（3）采用背面封閉技術(shù)采用低溫外延和不含鹵素的硅源采用二段外延生長使已蒸發(fā)到氣相中的雜質(zhì)不再進入外延層（低壓外延）2、硅外延層的缺陷外延層缺陷IIBBJI11ZZj第六章in-v族化合物半導(dǎo)體1、GaAs單晶的制備方法水平布里奇曼法（橫拉法）液態(tài)密封法第七章in-v族化合物半導(dǎo)體的外延生長1、金屬有機物氣相外延生長（MOVPE）的特點用來生長化合物晶體的各組分和摻雜劑都以氣態(tài)通入反應(yīng)器反應(yīng)

9、器中氣體流速快晶體生長是以熱分解方式進行，是單溫區(qū)外延生長，需要控制的參數(shù)少，設(shè)備簡單晶體的生長速度與金屬有機源的供給量成正比，因此改變其輸入量，可以大幅度地改變外延生長速度源及反應(yīng)產(chǎn)物中不含有HC1一類腐蝕性的鹵化物，因此生長設(shè)備和襯底不被腐蝕，自摻雜比較低2、液相外延生長（LPE）及其特點從飽和溶液中在單晶襯底上生長外延層的方法叫液相外延（LPE）優(yōu)點生長設(shè)備比較簡單有較高的生長速率摻雜劑選擇范圍廣晶體完整性好，外延層位錯密度較襯底低（5）晶體純度高生長系統(tǒng)中沒有劇毒和強腐性的原料及產(chǎn)物，操作安全、簡便3、分子束外延生長（MBE）及其特點分子束外延是在超高真空條件下，用分子束或原子束輸運源

10、進行外延生長的方法特點源和襯底分別進行加熱和控制，生長溫度低生長速度低，可利用快門精密地控制摻雜、組分和厚度，是一種原子級的生長技術(shù)，有利于生長多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)(3)(4)生長不是在熱平衡條件下進行的，是一個動力學(xué)過程，因此可以生長一般熱平衡難以得到的晶體(3)(4)生長過程中，表面處于真空中，利用附設(shè)的設(shè)備可進行原位（即時）觀測、分析、研究生長過程、組分、表面狀態(tài)等第十章氧化物半導(dǎo)體材料1、1、2、氧化物半導(dǎo)體材料的合成及提純合成合成在含有氧氣的氣氛中進行金屬高溫氧化從含有氧化物的化合物中用化學(xué)反應(yīng)方法制備3、4、提純（物理提純）懸浮區(qū)熔法升華法揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸發(fā)氧化物半導(dǎo)體原子價控制原理提供對對N型氧化物半導(dǎo)體,價離子代替高價離子,