地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999％～99.9999999％) 的锗开始的。采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
元素半导体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。
无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元系等。二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物，其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族：Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族
半导体基础知识和半导体器件工艺
第一章 半导体基础知识
通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类为导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物体。第二类为绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类为半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。
物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义为长1厘米、截面积为1平方厘米的物质的电阻值，单位为奥姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4奥姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109奥姆*厘米以上。
半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由于它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于半导体具有以下的特殊性质：
(1) 温度的变化能显著的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏组件（如热敏电阻等），但是由于半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身产生的热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。
(2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照后导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。
(3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其它元素（这个过程我们称为掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特征。例如在原子密度为5*1022/cm3的硅中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例为10-7（即千万分之一），硅的导电能力提高了几十万倍。
物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少后，整个原子呈现正电，缺少电子的地方产生一个空位，带正电，成为电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。
半导体生产流程
所谓的半导体，是指在某些情况下，能够导通电流，而在某些条件下，又具有绝缘体效用的物质；而至于所谓的IC，则是指在一半导体基板上，利用氧化、刻蚀、扩散等方法，将众多电子电路组成各式二极管、晶体管等电子组件，作在一微小面积上，以完成某一特定逻辑功能（例如：AND、OR、NAND等），进而达成预先设定好的电路功能。自1947年12月23日第一个晶体管在美国的贝尔实验室(Bell Lab)被发明出来，结束了真空管的时代，到1958年TI开发出全球第一颗IC成功，又意谓宣告晶体管的时代结束，IC的时代正式开始。从此开始各式IC不断被开发出来，集成度也不断提升。从小型集成电路（SSI），每颗IC包含10颗晶体管的时代；一路发展MSI、LSI、VLSI、ULSI；MSI（Middle-scale integration）中等规模集成电路；LSI（Large-scale
integration）大规模集成电路；VLSI（Very-Large-scale integration）甚大规模集成电路；ULSI（Ultra-Large-scale integration）超大规模集成电路再到今天，短短50年时间，包含千万个以上晶体管的集成电路已经被大量生产，并应用到我们的生活的各领域中来，为我们的生活带来飞速的发展。不能想象离开半导体产业我们的生活将会怎样，半导体技术的发展状况已成为一个国家的技术状况的重要指针，电子技术也成为一个国家提高国防能力的重要途径。
半导产品类别
目前的半导体产品可分为集成电路、分离式组件、光电半导体等三种。
A. 集成电路(IC)，是将一电路设计，包括线路及电子组件，做在一片硅芯片上，使其具有处理信息的功能，有体积小、处理信息功能强的特性。依功能可将IC分为四类产品：内存IC、微组件、逻辑IC、模拟IC。
B. 分离式半导体组件，指一般电路设计中与半导体有关的组件。
常见的分离式半导体组件有晶体管、二极管、闸流体等。
晶格结构密度300K带隙acg/cm3eV300K纤锌矿 αWurtzite3.18915.18566.073.41245闪锌矿 βZinc Blende4.526.15760InN纤锌矿3.54465.70346.7819.53100AlN纤锌矿3.1124.9823.2556.13Si金刚石5.4312.3291.12间接1750Al2O3纤锌矿4.75912.9913C闪锌矿4.35963.21422.29804H纤锌矿3.0806515.117383.2112.864806H纤锌矿3.0806515.117383.21532.86375GaAs闪锌矿5.653255.31761.429340ZnO纤锌矿3.2535.2135.6753.37226SiO22.279Si3N4六方晶系3.445GaN
SiC300K晶格常数(A)电子迁移2/V.s峰值迁移率(温度)300K峰值迁移率(温度)电子mn/m0空穴mp/m07400(60K)370500(250K)0.21.111000(50K)3501250(120K)0.130.19lh,1.3hh5000(150K)0.12140.33l，0.25tlz3.53,lx0.24hz3.53,hx10.42500000(8K)450350000(6K)0.98l,0.19t0.16lh,0.49hh3000(6K)6080(210K)0.677l,0.247t500.29l,0.42t10940(50K)100240(150K)0.2l,0.42t400000(30K)45028000(22K)0.0630.076lh,0.5hh2400(40K)1800.270.31∥c0.55⊥c有效质量子迁移率cm2/V.s空穴迁移率cm2/V.s介电常数电子(p型)空穴(n型)电子(p型)空穴(n型)εr/ε010-40.0150.23.410.49.79.39.148001000100080011.99.720.080.70.210.3211920(陷阱效应引起)81.80.68~1.4610.030.0053105012.97.93.97.5少子寿命 （us）少子扩散长度 (um)电子亲和势功函数饱和电子速度击穿电场电导率电阻率自由激子束缚能eVeV107s105Vcm-1Ω-1cm-1Ω.cmmeV3.32.526~336~12244.1312410200~300-1~3.21.420~11710-4doped10-12undoped4.054.61.00E+0033.16E-0614.73.8312~4026.72203.342.224604.154.712.00E+0042.38E-093.643553~560.91014~10161014波尔半径热导率热扩散率熔点折射率Aa/10-6K-1c/10-6K-1W/cm.Kcm2/s℃315.593.1711.325182.29323.62.638.416272.564.155.273.191.472752422.59/3.771.560.914143.427.58.50.5282.90.228302.482.94.928302.648124.24.684.928302.561555.750.460.3112404.02532~372.94.7520272.20.50.0140.00617001.462.819002.05热膨胀系数300K杨氏模量Gpa泊松比努氏显微硬度(与晶面有关)(与晶面有关)Gpa200 (001)0.38 (001)10.2191 (001)0.337 (001)10218 (001)0.323 (001)12170 (111)0.262 (111)2~163720.25314 (001)0.267 (001)272585.5 (001)0.312 (001)74710.16280~3100.22
