半導體基礎知識和半導體器件工藝

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1、半導體基礎知識和半導體器件工藝第一章半導體基礎知識;hje)xl6Cw,S({.k6D7@9i??　通常物質根據其導電性能不同可分成三類。第一類為導體，它可以很好的傳導電流，如：金屬類，銅、銀、鋁、金等；電解液類：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物體。第二類為絕緣體，電流不能通過，如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。第三類為半導體，其導電能力介于導體和絕緣體之間，如四族元素Ge鍺、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。

2、w9ho!U%`@?R??物體的導電能力可

3、以用電阻率來表示。電阻率定義為長1厘米、截面積為1平方厘米的物質的電阻值，單位為歐姆*厘米。電阻率越小說明該物質的導電性能越好。通常導體的電阻率在10-4歐姆*厘米以下，絕緣體的電阻率在109歐姆*厘米以上。"J6m9tR7_3s6b$W'Js&`&yu??半導體的性質既不象一般的導體，也不同于普通的絕緣體，同時也不僅僅由于它的導電能力介于導體和絕緣體之間，而是由于半導體具有以下的特殊性質：/S&f.`yb%pp'l(1)溫度的變化能顯著的改變半導體的導電能力。當溫度升高時，電阻率會降低。比如Si在200℃時電阻率比室溫時

4、的電阻率低幾千倍?？梢岳冒雽w的這個特性制成自動控制用的熱敏組件（如熱敏電阻等），但是由于半導體的這一特性，容易引起熱不穩(wěn)定性，在制作半導體器件時需要考慮器件自身產生的熱量，需要考慮器件使用環(huán)境的溫度等，考慮如何散熱，否則將導致器件失效、報廢。J+Z;[%PRR/z(2)半導體在受到外界光照的作用是導電能力大大提高。如硫化鎘受到光照后導電能力可提高幾十到幾百倍，利用這一特點，可制成光敏三極管、光敏電阻等。(3)在純凈的半導體中加入微量（千萬分之一）的其它元素（這個過程我們稱為摻雜），可使他的導電能力提高百萬倍。這是半導體的

5、最初的特征。例如在原子密度為5*1022/cm3的硅中摻進大約5X1015/cm3磷原子，比例為10-7（即千萬分之一），硅的導電能力提高了幾十萬倍。N6r8X2I4

6、h??物質是由原子構成的，而原子是由原子核和圍繞它運動的電子組成的。電子很輕、很小，帶負電，在一定的軌道上運轉；原子核帶正電，電荷量與電子的總電荷量相同，兩者相互吸引。當原子的外層電子缺少后，整個原子呈現(xiàn)正電，缺少電子的地方產生一個空位，帶正電，成為電洞。物體導電通常是由電子和電洞導電。前面提到摻雜其它元素能改變半導體的導電能力，而參與導電的又分為電子和電洞，這

7、樣摻雜的元素（即雜質）可分為兩種：施主雜質與受主雜質。將施主雜質加到硅半導體中后，他與鄰近的4個硅原子作用，產生許多自由電子參與導電，而雜質本身失去電子形成正離子，但不是電洞，不能接受電子。這時的半導體叫N型半導體。施主雜質主要為五族元素：銻、磷、砷等。mF%@2~1{將施主雜質加到半導體中后，他與鄰近的4個硅原子作用，產生許多電洞參與導電，這時的半導體叫p型半導體。受主雜質主要為三族元素：鋁、鎵、銦、硼等。A:Xos/L電洞和電子都是載子，在相同大小的電場作用下，電子導電的速度比電洞快。電洞和電子運動速度的大小用

8、遷移率來表示，遷移率愈大，截流子運動速度愈快。8L45P
]Q8Y/y假如把一些電洞注入到一塊N型半導體中，N型就多出一部分少數(shù)載子――電洞，但由于N型半導體中有大量的電子存在，當電洞和電子碰在一起時，會發(fā)生作用，正負電中和，這種現(xiàn)象稱為復合。單個N型半導體或P型半導體是沒有什么用途的。但使一塊完整的半導體的一部分是N型，另一部分為P型，并在兩端加上電壓，我們會發(fā)現(xiàn)有很奇怪的現(xiàn)象。如果將P型半導體接電源的正極，N型半導體接電源的負極，然后緩慢地加電壓。當電壓很小時，一般小于0.7V時基本沒有電流流過，但大于0.7V以后，隨電壓

9、的增加電流增加很快，當電壓增加到一定值后電流幾乎就不變化了。這樣的連接方法為正向連接，所加的電壓稱為正向電壓。將N型半導體接電源的正極，P型半導體接電源的負極，當電壓逐漸增大時，電流開始會有少量的增加，但達到一定值后電流就保持不變，并且電流值很小，這個電流叫反向飽和電流、反向漏電流。當電壓繼續(xù)加到一定程度時，電流會迅速增加，這時的電壓稱為反向擊穿電壓。這是由于載子（電子和電洞）的擴散作用，在P型和N型半導體的交界面附近，由于電子和電洞的擴散形成了一個薄層（阻擋層），這個薄層稱作PN接面。在沒有外加電壓時，PN接面本身建立起一個電

10、場，電場的方向是由N區(qū)指向P區(qū)，從而阻止了電子和電洞的繼續(xù)擴散。當外加正電壓時，削弱了原來存在于PN接面中的電場，在外加電場的作用下，N????區(qū)的電子不斷地走向P區(qū)，P區(qū)的電洞不斷地走向N區(qū)，使電流流通。當外加反向電壓時，加強了電場阻止電子和電洞流通的作用，因