半导体是怎样分类的?

半导体是怎样分类的?,第1张

(1)元素半导体。元素半导体是指单一元素构成的半导体,其中对硅、硒的研究比较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料,容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。目前, 只有硅、锗性能好,运用的比较广,硒在电子照明和光电领域中应用。硅在半导体工业中运用的多,这主要受到二氧化硅的影响,能够在器件制作上形成掩膜,能够提高半导体器件的稳定性,利于自动化工业生产。[2]

(2)无机合成物半导体。无机合成物主要是通过单一元素构成半导体材料,当然也有多种元素构成的半导体材料,主要的半导体性质有I族与V、VI、VII族;II族与IV、V、VI、VII族;III族与V、VI族;IV族与IV、VI族V族与VI族;VI族与VI族的结合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影响,不是所有的化合物都能够符合半导体材料的要求。这一半导体主要运用到高速器件中,InP制造的晶体管的速度比其他材料都高,主要运用到光电集成电路、抗核辐射器件中。 对于导电率高的材料,主要用于LED等方面。[2]

(3)有机合成物半导体。有机化合物是指含分子中含有碳键的化合物,把有机化合物和碳键垂直,叠加的方式能够形成导带,通过化学的添加,能够让其进入到能带,这样可以发生电导率,从而形成有机化合物半导体。这一半导体和以往的半导体相比,具有成本低、溶解性好、材料轻加工容易的特点。可以通过控制分子的方式来控制导电性能,应用的范围比较广,主要用于有机薄膜、有机照明等方面。[2]

(4)非晶态半导体。它又被叫做无定形半导体或玻璃半导体,属于半导电性的一类材料。非晶半导体和其他非晶材料一样,都是短程有序、长程无序结构。它主要是通过改变原子相对位置,改变原有的周期性排列,形成非晶硅。晶态和非晶态主要区别于原子排列是否具有长程序。非晶态半导体的性能控制难,随着技术的发明,非晶态半导体开始使用。这一制作工序简单,主要用于工程类,在光吸收方面有很好的效果,主要运用到太阳能电池和液晶显示屏中。[2]

(5)本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带,受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。[5] 它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子-空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。[6]

一、N型半导体

N型半导体也称为电子型半导体,即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

形成原理

掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高. 对于锗、硅类半导体材料,掺杂Ⅴ族元素,当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时,可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主. Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素. 某些氧化物半导体,其化学配比往往呈现缺氧,这些氧空位能表现出施主的作用,因而该类氧化物通常呈电子导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度。

二、P型半导体

P型半导体一般指空穴型半导体,是以带正电的空穴导电为主的半导体。

形成

在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成P型半导体。在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。

特点:

(一)、N型半导体

由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。

(二)、P型半导体

掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。

半导体行业的产业链主要是由芯片设计 、 代工制造 、 封装测试三部分 , 以及产业链外部的材料 , 设备供应商组成 。

半导体细分领域

【设计工具】

EDA软件

半导体设计: 民德电子、欧比特(IC设计)、寒武纪(SOC芯片设计)、格科微、华微电子、力合微(芯片设计原厂)

【芯片设计】

集成电路包括存储芯片(NANDFlash、NORFlash、DRAM)、CPU、GPU、MCU、FPGA、DSP、触控与指纹识别芯片、射频前端芯片、模拟芯片。

存储芯片: 兆易创新、北京君正、国科微、聚辰股份(NORFlash)

CPU(中央处理器): 、中科曙光、长电 科技

GPU(图形处理器): 景嘉微

MCU(微控制器): 兆易创新、富满微、芯海 科技 、*ST大唐、力合微

FPGA(半定制电路芯片): 紫光国微、复旦微电、安路 科技

DSP(数字信号处理器): 国睿 科技 、四创电子、力合微

触控与指纹识别芯片: 汇顶 科技 、兆易创新

射频前端芯片: 卓胜微、三安光电、富满微、立昂微(6英寸砷化镓微波射频芯片)、艾为电子

模拟芯片: 圣邦股份、韦尔股份、汇顶 科技 、北京君正、芯海 科技 (模拟信号链)、亚光 科技 (孙公司华光瑞芯是模拟芯片研发生产商)、艾为电子

数字芯片: 晶晨股份、乐鑫 科技 、瑞芯微、全志 科技

功率芯片: 斯达半导、捷捷微电、晶丰明源

WiFi芯片: 华胜天成、博通集成

2.光电器件

LED: 三安光电(砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片)、洲明 科技 、华灿光电(LED外延片及全色系LED芯片)、聚灿光电(GaN基高亮度LED外延片、芯片)、乾照光电(全色系LED外延片和芯片)、利亚德

Miniled: 京东方A、TCL

3.分立器件包含IGBT、MOSFET、功率二极管、晶闸管、晶振、电容电阻

IGBT: 斯达半导、时代电气、台基股份、士兰微、扬杰 科技 、紫光国微、华微电子、新洁能

MOSFET: 华润微、士兰微、富满微、立昂微、扬杰 科技 、银河微电、捷捷微电、苏州固锝、新洁能

功率二极管: 扬杰 科技 、台基股份(整流管)、士兰微(快恢复二极管FRD、瞬态抑制二极管TVS、发光二极管)、银河微电、华微电子、苏州固锝

晶闸管: 捷捷微电、台基股份、捷捷微电、派瑞股份(高压直流阀用晶闸)

晶振: 泰晶 科技

电容电阻: 风华高科

4.传感器

敏芯股份(MEMS传感器)、华润微(智能传感器)、士兰微(MEMS传感器)、光莆股份(半导体光电传感器)

【代工制造】

晶圆加工: 中芯国际

开放式晶圆制造: 华润微

MEMS晶圆制造: 赛微电子

【封装测试】

长电 科技 、通富微电、华天 科技 、晶方 科技 、康强电子、华润微、大港股份、气派 科技 、华微电子、兴森 科技 (半导体测试板)、苏州固锝

【晶圆制作材料】

硅片: 沪硅产业、中环股份、立昂微(半导体硅片)、神工股份(单晶硅材料)、中晶 科技

光刻胶: 南大光电、容大感光、飞凯材料、晶瑞股份、雅克 科技 、安泰 科技

特种气体: 华特气体、雅克 科技

湿电子化学品: 江化微

靶材: 江丰电子、隆华 科技 、有研新材、阿石创(溅射靶材)、江丰电子(高纯溅射靶材)

CMP抛光材料: 安集 科技 、鼎龙股份

高纯试剂: 上海新阳、晶瑞股份、

【第三代半导体】

氮化镓GaN :富满电子、奥海 科技 (氮化镓充电器)、聚灿光电(GaN基高亮度LED外延片、芯片)、闻泰 科技 、赛微电子[6-8英寸硅基氮化镓(GaN-on-Si)、碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)]、海能实业(快充氮化镓产品)、兆驰股份[兆驰半导体生产蓝绿光(GaN)与红黄光(GaAs)外延及芯片]、亚光 科技

碳化硅Sic: 露笑 科技 (碳化硅衬底片、外延片)、楚江新材、闻泰 科技 、天富能源(Sic衬底环节,参股天科合达)、三安光电(砷化物、氮化物、磷化物及碳化硅等化合物半导体新材料所涉及的外延片、芯片)、时代电气、捷捷微电、温州宏丰(碳化硅单晶研发)、紫光国微、晶盛机电(碳化硅长晶设备)、甘化科工(参股苏州锴威特半导体)、东尼电子、易事特

【设备】

光刻机:

刻蚀机: 中微公司(等离子体刻蚀设备、CPP,ICP)、芯源微(湿法刻蚀机)、北方华创

离子注入设备: 万业企业

炉管设备: 北方华创、晶盛机电

清洗设备: 北方华创、至纯 科技 (半导体湿法清洗设备研发)、芯源微

检测设备: 精测电子、华峰测控、长川 科技

物理气相沉积设备PVD: 北方华创、华亚智能(半导体设备领域结构件)

化学气相沉积设备CVD: 北方华创、晶盛机电、华亚智能(半导体设备领域结构件)

涂胶/显影机: 芯源微

喷胶机: 芯源微

原子层沉积设备ALD: 北方华创

MOCVD设备: 中微公司

半导体微组装设备: 易天股份

【其他】

华为海思半导体供应商: 铭普光磁

掩膜版: 清溢光电

PVD镀膜材料: 阿石创

镀膜设备: 立霸股份(参股拓荆 科技 )

印刷电路板PCB: 澳弘电子、协和电子、华正新材[覆铜板(CCL)]、兴森 科技 、金安国纪、迅捷兴、本川智能、胜宏 科技 、四会富仕、超声电子、奥士康、沪电股份、明阳电路、广东骏亚

单晶拉制炉热场系统: 金博股份

工业视觉装备: 天准 科技

石英晶体: 惠伦晶体、东晶电子

电容器: 江海股份、艾华集团、铜峰电子

FPC线路板: 风华高科、*ST丹邦


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