半导体材料的基本特性.ppt

半导体材料的基本特性原子结构由三种不同的粒子构成：中性中子和带正电的质子组成原子核，以及围绕原子核旋转的带负电核的电子，质子数与电子数相等呈现中性。电子能级原子级的能量单位是电子伏特，它代表一个电子从低电势处移动到高出1V的的电势处所获得的动能。价电子层原子最外部的电子层就是价电子层，对原子的化学和物理性质具有显著的影响，只有一个价电子的原子很容易失去这个电子，有7个价电子的原子容易得到一个电子，具有亲和力。共价键离子键半导体分类概念：掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体：在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，氮自由电子—多数载流子（由两部分组成）空穴——少数载流子P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。自由电子—少数载流子空穴——多数载流子（由两部分组成）能带结构能带结构的形成两个原子靠近时，电子波函数将重叠。这时泡利不相容原理不允许一个量子态上有两个电子存在，于是一个能级将分裂为2个能级，N个原子靠近时，一个能级将分裂为N个相距很近的能级，形成能带价带：被价电子填充的能带导带：被自由电子填充的能带禁带：导带底与价带顶之间能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差能带的特点：能带的宽窄由晶体的性质决定,与所含的原子数无关。能量较高的能带比较宽，能量低的较窄。每个能带中的能级数目与晶体中的原子数有关。能带中能量不连续常见半导体——硅半导体产业的发展半导体发展趋势电子技术的发展集成电路的发展半导体工业为什么有如此的发展速度半导体的趋势提高芯片的性能每块芯片上的元件数减小一块芯片的关键尺寸使得可以在硅片上制造更多的元件，由于芯片数增加性能也得到提高。摩尔定律功耗真空管耗费很大功率，而半导体器件确实耗用很小的功率，随着器件的微型化，功耗相应减小，尽管晶体管数以惊人的速度增长，但是功耗却在不断的下降。芯片可靠性芯片可靠性致力于趋于芯片寿命的功能的能力，通过严格的诸如无颗粒空气净化间的使用以及控制化学试剂的纯度来控制玷污降低芯片价格微电子技术发展展望集成电路集成电路优点★提高工作速度★内部连线短，缩短延迟时间，尺寸小，连线分布电容和PN结电容减小。★降低功耗★尺寸小，连线短，电阻小★降低电子整机成本？★减少印制电路和插接件★体积小，质量轻★可靠性高★缩短电子产品生产周期集成电路的分类按电路功能分★数字集成电路，传递和处理数字信号。应用范围：计算机、通信处理机★模拟集成电路，传递和处理模拟信号。应用范围：信号传感器、A/D、D/A等★数模混合电路微波集成电路，所传递和处理的信号频率大于300MHz。应用范围：混频器，振荡器等集成电路对半导体材料的基本的要求集成电路的制造步骤★硅片制备在这一阶段，将硅从沙中提炼并纯化，经过特殊工艺生产适当直径的硅锭，然后将硅锭切割。★硅片制造自硅片开始的微芯片制作是第二阶段，称为硅片制造。裸露的硅片到达硅片制造厂，然后经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂步骤，加工完的硅片具有永久刻蚀在硅片上的一套集成电路。★硅片测试/拣选硅片制造完成后，硅片被送到测试和拣选区，在那里进行单个芯片的探测和电学测试，拣选出不合格的芯片。★装配与封装硅片拣选和测试后，进入装配与封装，以便把单个芯片装在保护壳内。硅片的背面进行研磨以减少衬底的厚度，一片厚的塑料薄膜被贴在每个硅片的背面，然后，在正面沿着划片线用带金刚石的锯刃将每个硅片上的芯片分开。★终测为确保芯片的功能，要对每一个被封装的集成电路进行测试，以满足制造商的电学和环境的特性参数。