半導(dǎo)體學(xué)習(xí)總結(jié)

1、半導(dǎo)體的學(xué)習(xí)總結(jié)鄭斌2016.8目錄1.半導(dǎo)體材料2.半導(dǎo)體特性及應(yīng)用3.半導(dǎo)體及其產(chǎn)業(yè)分類4.集成電路工藝流程5.半導(dǎo)體的發(fā)展趨勢1.半導(dǎo)體材料 定義根據(jù)物體導(dǎo)電能力的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體：109 .cm半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 三種導(dǎo)電性不同的材料的比較 金屬的價帶與導(dǎo)帶之間沒有距離，因此電子（紅色實心圓圈）可以自由移動。 絕緣體的能隙寬度最大，電子難以從價帶躍遷到導(dǎo)帶。 半導(dǎo)體的能隙在兩者之間，電子較容易躍遷至導(dǎo)帶中。 半導(dǎo)體材料生產(chǎn)總值很大，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 半導(dǎo)體材料的發(fā)展使國民經(jīng)濟(jì)和科技等領(lǐng)域出現(xiàn)了巨大的進(jìn)步，改變了我們的生活。計算機(jī)35.20%通

2、信38.10%政府/軍用0.70%工業(yè)/醫(yī)療5.90%汽車電子7.90%消費電子12.20%2015年世界IC的應(yīng)用（3105億元）資料來源：IC Insights計算機(jī)通信政府/軍用工業(yè)/醫(yī)療汽車電子消費電子 市場規(guī)模 半導(dǎo)體材料的分類按純度可分為半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純凈的單晶半導(dǎo)體。常溫下其電阻率很高，是電的不良導(dǎo)體。 雜質(zhì)半導(dǎo)體:摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。由于雜質(zhì)原子提供導(dǎo)電載流子，使材料的電阻率大為降低。雜質(zhì)半導(dǎo)體靠導(dǎo)帶電子導(dǎo)電的稱N型半導(dǎo)體，靠價帶空穴導(dǎo)電的稱P型半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體材料的分類按化學(xué)成分可分為半導(dǎo)體無機(jī)半導(dǎo)體材料元素半導(dǎo)體SiGeSe化合

3、物半導(dǎo)體GaAsInSbSiCInGaAs有機(jī)半導(dǎo)體材料有機(jī)物聚合物給體-受體絡(luò)合物 主要的半導(dǎo)體材料（部分）半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體硅材料單晶硅多晶硅硅外延片其他GaAs和InP單晶材料寬帶隙半導(dǎo)體材料 金剛石碳化硅立方氮化硼其他低維半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料2.半導(dǎo)體特性及應(yīng)用 摻雜特性 摻入微量的雜質(zhì)能顯著地改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。雜質(zhì)含量改變能引起載流子濃度變化，實現(xiàn)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的可控性。 制成P型或N型半導(dǎo)體 溫度特性 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度升高而迅速增加，不同于金屬的正的電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻。用途：電子線路元件的溫度補(bǔ)償或?qū)Ｓ脵z測元件 光電導(dǎo)特性 光電導(dǎo)現(xiàn)象：半導(dǎo)體導(dǎo)電能力隨光照

4、而發(fā)生變化。例如：半導(dǎo)體硒，它的電阻值有隨光強(qiáng)的增加而急劇減小的現(xiàn)象。光敏電阻。用途：光控開關(guān)、自動控制 光生伏特效應(yīng) 光生伏特：光照在PN結(jié)上，產(chǎn)生電子-空穴對，在內(nèi)建電場作用下，產(chǎn)生光生電勢?？捎糜谔柲茈姵氐闹圃?。太陽能電池及原理 整流特性 整流：半導(dǎo)體電阻率與所加電場方向有關(guān)。 硅單晶材料和晶體管的發(fā)明，硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命。晶體二極管三極管大規(guī)模集成電路信息時代3.半導(dǎo)體及其產(chǎn)業(yè)分類 半導(dǎo)體的分類按制造技術(shù)分 集成電路器件 分立器件 光電半導(dǎo)體 邏輯IC 模擬IC按規(guī)模分 IC LSI VLSI（超大LSI）按所處理信號分 模擬 數(shù)字 模擬數(shù)字混成及功能 半導(dǎo)體產(chǎn)

5、業(yè)分類半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集成電路集成電路業(yè)設(shè)計制造封裝測試材料分立器件光伏半導(dǎo)體LED外延片芯片封裝應(yīng)用 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)特點技術(shù)密集資金密集、規(guī)模經(jīng)濟(jì)高風(fēng)險高回報知識密集4.集成電路工藝流程 集成電路產(chǎn)業(yè)流程圖設(shè)計制造封裝測試成品市場 集成電路制造流程制程前段晶圓處理制程晶圓針測制程后端構(gòu)裝制程測試制程晶圓處理制晶圓處理制程：程：主要工作為在矽晶圓上制作電路與電子元件。晶圓處理基本步驟晶圓處理基本步驟：晶圓清洗氧化及沉積微影蝕刻離子植入構(gòu)裝制構(gòu)裝制程程：利用塑料和陶瓷包裝晶粒以成積體電路 目的目的：是為了制造出所生產(chǎn)的電路的保護(hù)層，避免電路受到機(jī)械性刮傷或是高溫破壞。 晶圓針測晶圓針測制程：制程：使用針測

6、儀器測試晶圓處理制程后晶圓上形成的一格格的晶粒的電氣特性，將不合格的的晶粒標(biāo)上記號的過程。脫氧后的沙子（包含25%的硅元素）硅熔煉制硅錠單晶體硅硅錠切割未處理的晶圓 晶圓前處理流程旋轉(zhuǎn)澆注光刻膠UV曝光50-200納米尺寸的晶體管溶解光刻膠蝕刻清除光刻膠再次澆上光刻膠離子注入清除光刻膠晶體管就緒電鍍銅離子沉積形成銅層拋光去除多余銅層處理結(jié)束的多個晶體管組合 集成電路制造工藝分類MOS型PMOS型NMOS型CMOS型BiMOS雙極型飽和型非飽和型ECL/CMLI2TTTL 芯片封裝方式介紹（部分）DIP（雙列插件）SIP（單列插件）MELF（金屬電極表面連接）QFP/FQFP(扁平組件）PGA（插針網(wǎng)格陣列式）5.半導(dǎo)體的發(fā)展趨勢 半導(dǎo)體的發(fā)展歷程第一代半導(dǎo)體元素半導(dǎo)體，以硅基半導(dǎo)體為代表，是微型計算機(jī)和計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的關(guān)鍵。第二代半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體，以砷化鎵和磷化銦為代表，砷化鎵和磷化銦半導(dǎo)體激光器成為光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元器件.，第三代半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體，以氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料，由此類物質(zhì)制成的半導(dǎo)體激光器將在光顯示、光存儲、光照明等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景硅質(zhì)圓晶硅質(zhì)圓晶GaAsGaAs半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng) 半導(dǎo)體的發(fā)展方向半導(dǎo)體材料體系：硅基材料作為微電子