在20世纪50年代初期,锗曾经是最主要的半导体材料,但自60年代初期以来,硅已取而代之成为半导体制造的主要材料。现今人们使用硅的主要原因,是因为硅器件工艺的突破,硅平面工艺中,二氧化硅的运用在其中起着决定性的作用,经济上的考虑也是原因之一,可用于制造器件等级的硅材料,远比其他半导体材料价格低廉,在二氧化硅及硅酸盐中硅的含量占地球的25%,仅次于氧。到目前为止,硅可以说是元素周期表中被研究最多且技术最成熟的半导体元素。
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,半导体之所以得到广泛应用,是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。
(1)半导体的电导率随温度升高而迅速增加。半导体对温度敏感,体积又小,热惯性也小,寿命又长,因此在无线电技术、远距离控制与测量、自动化等许多方面都有广泛的应用价值。
(2)杂质对半导体材料导电能力的影响非常大。例如,纯净硅在室温下的电阻率为2.14 109欧姆·厘米,若掺入百分之一的杂质(如磷原子),其电阻率就会降至2000欧姆·厘米。虽然此时硅的纯度仍旧很高,但电阻率却降至原来的一百万分之一左右,绝大多数半导体器件都利用了半导体的这一特性。
(3)光照对半导体材料的导电能力也有很大的影响。例如,硫化镉薄膜的暗电阻为几十兆欧,然而受光照后,电阻降为几十千欧,阻值在受光照以后改变了几百倍。半导体的这种性质,使其成为自动化控制中的重要元件。
(4)除温度、杂质、光照外,电场、磁场及其他外界因素(如外应力)的作用也会影响半导体材料的导电能力。
纯氮气是半导体工业不可缺少的原料气和保护气纯氩气在单晶硅的拉制,半导体、大规模集成电路生产中是必要的
高纯氦主要用于半导体器件的生产
电子气体 (E lect ron icga ses) 半导体工业用的气体统称电子气体.按其门类可分为纯气,高纯气和半导体特殊材料气体三大类.特殊材料气体主要用于外延,掺杂和蚀刻工艺高纯气体主要用作稀释气和运载气.电子气体是特种气体的一个重要分支.电子气体按纯度等级和使用场合,可分为电子级,L S I(大规模集成电路)级,VL S I(超大规模集成电路)级和U L S I(特大规模集成电路)级.
掺杂气体(Dopant Gases) 在半导体器件和集成电路制造中,将某种或某些杂质掺入半导体材料内,以使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率,用来制造PN结,电阻,埋层等.掺杂工艺所用的气体掺杂源被称为掺杂气体.主要包括砷烷,磷烷,三氟化磷,五氟化磷,三氟化砷,五氟化砷,三氯化硼和乙硼烷等.通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)在源柜中混合,混合后气流连续流入扩散炉内环绕晶片四周,在晶片表面沉积上化合物掺杂剂,进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅.
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