化合物半导体

由两种及以上元素形成的化合物

化合物半导体多指晶态 无机化合物 半导体,即是指由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物,并具有确定的禁带宽度和 能带结构 等半导体性质。包括晶态无机化合物(如III-V族、II-VI族化合物半导体)及其固溶体、非晶态无机化合物(如玻璃半导体)、 有机化合物 (如有机半导体)和 氧化物 半导体等。通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体。

简介

semiconductor chemistry (compound semiconductor )

研究半导体材料的制备、分析以及 半导体器件 和 集成电路 生产工艺中的特殊 化学 问题的化学分支学科。

通常所说的化合物半导体多指晶态 无机化合物 半导体,主要是 二元化合物 如: 砷化镓 、 磷化铟 、 硫化镉 、 碲化铋 、 氧化亚铜 等,其次是二元和多元化合物,如镓铝 、 镓砷磷、磷砷化镓、 铟化铜及某些稀土化合物(如SeN、YN、La2S3等)。多采用 珀西·布里奇曼 法(由熔体生长单晶的一种方法)、液封直拉法、垂直 梯度 凝固法制备化合物半导体单晶,用外延法、化学气相沉积法等制备它们的薄膜和超薄层微结构化合物材料。用于制备光电子器件、超高速 微电子学 器件和微波器件等方面。

种类

半导体材料的种类繁多,从单质到化合物,从 无机化合物 到 有机化合物 ,从单晶体到非晶体,都可以作为半导体材料。根据材料的 化学 组成和结构,可以将半导体划分为:元素半导体,如硅(Si)、锗(Ge); 二元化合物 半导体,如 砷化镓 ( GaAs )、 锑化铟 (InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;固溶体半导体,如 Ge- Si、 GaAs- GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态 氧化物 半导体;有机半导体,如 酞菁 、 酞菁蓝 、 聚丙烯腈 等。

发展

半导体化学是在1948年发明 晶体管 之后逐渐形成的,是一门交叉学科,涉及到 无机化学 、有机化学、 分析化学 、 物理化学 、高分子化学、晶体化学、 配位化合物 和放射化学等许多领域的理论和内容。半导体化学的研究对象主要是高纯物质,在半导体技术中,随着半导体朝高频、大功率、高集成化方向发展,对半导体材料以及在制作 半导体器件 、 集成电路 过程中所用的各种试剂的纯度,提出了越来越高的要求,有害杂质含量不超过10-6%~10-8%,有的甚至要求杂质含量10-9%~10-10%。

学的内容化

半导体化学的内容可以概括为:①硅、锗、 砷化镓 等半导体材料的 物理化学 性质及其提纯精制的化学原理,完整单晶体的制取、完整单晶层的生长以及微量杂质有控制地掺入方法。②半导体器件和集成电路制造技术如清洗、氧化、外延、制版、光刻、腐蚀、扩散等主要工艺过程及化学反应原理。③ 半导体器件 及集成电路制造工艺中所用掺杂材料、化学试剂、高纯气体、高纯水的化学性质、制备原理及纯度标准。④超纯物质分析及结构鉴定方法,如质谱分析、放射化分析、红外光谱分析等。

应用

20世纪50年代,半导体器件的生产主要采用 锗单晶 材料,到了60年代,由于硅单晶材料的性能远远超过锗,因而半导体硅得到了广泛的应用,在半导体材料中硅已经占据主导地位。大规模 集成电路 的制造都是以硅单晶材料为主的,Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体如 砷化镓 、 磷化镓 、 锑化铟 等也越来越受到人们的重视,特别是砷化镓具有硅、锗所不具备的能在高温度频下工作的优良特性,它还有更大的禁带宽度和电子迁移率,适合于制造 微波 体效应器件、高效红外发光二极管和半导体激光器,因而砷化镓是一种很有发展前途的半导体材料。随着大规模集成电路制造工艺水平的提高,半导体 化学 的研究领域和对象也将不断地扩展。