简介

半导体材料

发展

内容

应用

简介

semiconductor chemistry

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。

半导体材料

半导体材料的种类繁多，从单质到化合物，从无机物到有机物，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、酞菁铜、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、配位化学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％。

内容

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。