半导体的基本概念

半导体物理基本概念:

离子晶体, 共价晶体, 晶胞, 肖脱基缺陷，费仑克尔缺陷，施(受)主杂质, 施(受)主电离能, 直(简)接复合,

复合率, 量子态密度, 状态密度, 有效状态密度, 绝缘体(半导体\导体)能带特点, 深(浅)杂质能级, 费米能级, 平衡态, 非平衡态, 载流子漂移运动，空穴，陷阱, 陷阱中心, 扩散系数, 扩散长度, 散射几率,电离杂质散射， 迁移率, 复合中心，直接复合，间接复合, 简并半导体, 非简并半导体, 爱因斯坦关系

离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。

共价晶体：由共价键结合而成的晶体叫共价晶体。

(补充：晶体的分类（按原子结合力的性质分）

离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。

原子晶体：晶格格点上交替排列的是原子， 依靠共价键结合而成。

分子晶体：占据晶格中格点位置的是分子，依靠范德瓦耳斯力结合而成。

金属晶体：晶格格点上排列着失去价电子的离子实，依靠金属键结合而成。)

晶胞：反映布拉菲点阵对称性的前提下，构成布拉菲点阵的平行六面体。除顶点上外，内部和表面也可以包含格点。

肖脱基缺陷:晶体结构中的一种因原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式的点缺陷

费仑克尔缺陷:指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，这样的空位-间隙对就称为弗仑克尔缺陷

施主杂质：杂质在硅、锗等半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。

施主电离能：多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。

受主杂质：杂质在硅，锗等半导体中能接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心。

受主电离能：使空穴挣脱受主杂质成为导电空穴所需要的能量。

直接复合：电子在导带和价带之间直接跃迁而产生复合

间接复合：电子和空穴通过禁带的能级进行复合

半导体制造基本概念

晶圆（Wafer）

晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成

冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分 解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解 后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的8?? 硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、??光、切片后，即成半导体之原料 晶圆片。

光学显影

光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻

下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在 IC 制程的进步上，扮演着 最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为 黄光区。

干式蚀刻技术

在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。

电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。

晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。

基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行：

1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。

2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering）出来。

半导体高中物理

半导体是一种电子能带结构介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的导电性质。在高中物理学中，半导体是一个重要的话题。本文将探讨半导体的基本概念、性质和应用。

首先，我们来了解半导体的基本概念。半导体是指在温度较高时表现为导体，而在温度较低时表现为绝缘体的物质。它的导电性质是通过材料中的载流子（电子或空穴）传导电流来实现的。在半导体中，电子和空穴是通过化学反应或热激发产生的。半导体材料可以是单晶体（如硅、锗）或复合材料（如硅锗合金）。

半导体具有一些独特的性质。首先是温度敏感性。随着温度的升高，半导体的导电性会增强，因为更多的载流子会被激发出来。这种特性使得半导体在温度传感器和温度控制器中得到广泛应用。其次是光电性质。半导体在受到光照时，会发生光生电效应，产生电子-空穴对。这种特性使得半导体在光电器件（如太阳能电池、光电二极管）中有重要的应用。

半导体的导电性质可以通过掺杂来调节。掺杂是指向半导体中引入杂质，改变其导电性质的过程。掺杂分为施主掺杂和受主掺杂。施主掺杂是向半导体中引入能够提供额外自由电子的杂质，如磷或砷。这些自由电子可以增加半导体的导电性能，使其成为N型半导体。受主掺杂是向半导体中引入能够提供额外空穴的杂质，如硼或铟。这些空穴可以增加半导体的导电性能，使其成为P型半导体。

N型半导体和P型半导体的结合形成PN结。PN结是半导体器件中最基本的结构之一。当N型半导体和P型半导体相接触时，N型半导体中的自由电子会向P型半导体中的空穴扩散，形成电子-空穴对结合区域。在这个结合区域中，自由电子和空穴会重新组合，形成电子空穴复合。这种电子空穴复合过程会导致PN结的区域失去自由电荷，形成一个电势差，称为内建电势。内建电势使得PN结形成一个单向导电的区域，即正向偏置和反向偏置。 PN结具有一些重要的应用。其中之一是二极管。二极管是一种电子器件，可以在电流只能从P端流向N端的情况下导电。二极管广泛应用于电源电路、整流电路和信号调制电路中。另一个重要的应用是晶体管。晶体管是一种由多个PN结组成的三层器件。它可以用作电流放大器和开关。晶体管在电子电路和通信领域有广泛的应用。

半导体物理学 基本概念

有效质量--——-载流子在晶体中的表观质量，它体现了周期场对电子运动的影响.其物理意义:1)有效质量的大小仍然是惯性大小的量度；2）有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递，因此可正可负。

空穴--—-—是一种准粒子，代表半导体近满带（价带）中的少量空态，相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子,描述了近满带中大量电子的运动行为。

回旋共振--——半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动，此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场，当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时,发生强烈的共振吸收现象，称为回旋共振. 施主-——-—在半导体中起施予电子作用的杂质. 受主-————在半导体中起接受电子作用的杂质.

杂质电离能——---使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。

n—型半导体———-——以电子为主要载流子的半导体。 p—型半导体----——以空穴为主要载流子的半导体。

浅能级杂质-—-——-杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶，即杂质电离能很低的杂质。浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。

深能级杂质———--——杂质能级位于半导体禁带中远离导带底(施主）或价带顶（受主）,即杂质电离能很大的杂质。深能级杂质对半导体导电性质影响较小，但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用.位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。

杂质补偿--—-—在半导体中同时存在施主和受主杂质时，存在杂质补偿现象,即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级,实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度，即两者之差。 直接带隙--———半导体的导带底和价带顶位于k 空间同一位置时称为直接带隙。直接带隙材料中载流子跃迁几率较大.

间接带隙-———-半导体的导带底和价带顶位于k 空间不同位置时称为间接带隙。间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与，跃迁几率较小。