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半导体基础知识硅材料事业部第1頁2023必威体育精装版整理收集do

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物质的结构

导体和绝缘体

半导体

杂质半导体

二极管和三极管

集成电路

硅片衬底硅材料事业部第2頁

物质的结构

硅材料事业部第3頁原子是组成物质的基本单元 单质，化合物H2ONaCl O2水 盐 氧

物质的结构

硅材料事业部第4頁原子由质子、中子和电子组成质子和中子的半径是0.8╳10－15m原子核的大小大约是10－15至－14m

%(物质的结构

硅材料事业部第5頁原子由质子、中子和电子组成质子和中子形成原子核

物质的性质由质子的数量决定质子中子氢原子核碳原子核

物质的结构

硅材料事业部第6頁电子围绕原子核旋转

问题：氢原子核的半径是0.8╳10－15m，核外电子的轨道半径是0.53╳10－10m，如果把原子核放大到0.1mm（尘粒），则电子离原子核多远？

物质的结构

硅材料事业部第7頁核外电子分层排布内层电子比较稳定最外层电子决定物质的导电性能128428523氢（H）硅（Si)硼（B） 磷（P）

导体与绝缘体

硅材料事业部第8頁物质的导电性带电粒子在电场作用下定向流动电子导电 离子导电 铜导线电子盐水电极Cl-Na++-

导体与绝缘体

硅材料事业部第9頁电阻率的定义 电阻R=ρ×面积导线长度长度L面积S

导体与绝缘体

硅材料事业部第10頁各种物质的电阻率(单位ΩＭ）银(Ag) 1.6×10-8铜(Cu) 1.7×10-8铝(Al) 2.9×10-8半导体 10２—10７电木 1010—1014橡胶 1013—1016

导体与绝缘体

硅材料事业部第11頁外层电子数量对导电性能的影响第一层饱和电子数是２最外层饱和电子数是８ＡgSiCuAr银铜硅氩

导体与绝缘体

硅材料事业部第12頁金属原子的外层电子易脱离原子而成为自由电子，这是金属易于导电的原因。金属导电示意金属原子自由电子

导体与绝缘体

硅材料事业部第13頁非金属原子的外层电子不易脱离原子而成为自由电子，这是非金属不易于导电的原因。束缚电子

半导体元素

硅材料事业部第14頁原子的外层电子数为４2842841８硅 锗

半导体元素

硅材料事业部第15頁原子的外层电子数为４纯净的半导体是不导电的一个硅原子分别与４个其它的硅原子组合外层电子共用，形成共价健纯净的半导体中没有自由电子

半导体元素

硅材料事业部第16頁纯净硅的结构ＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳi

杂质半导体硅材料事业部第17頁在纯净硅中有意识地掺入杂质磷ＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＰＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳi电子杂质磷原子电子导电型Ｐ

杂质半导体硅材料事业部第18頁在纯净硅中有意识地掺入杂质硼ＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳiＢＳiＳiＳiＳiＳiＳiＳi空穴杂质硼原子空穴导电型

杂质半导体硅材料事业部第19頁杂质是有意识地地掺入的不是所有的元素都可以作为杂质掺入掺入的杂质的数量是经过精确计算的

杂质半导体硅材料事业部第20頁掺入的杂质的数量是非常少的，极少的杂质会极大地影响半导体的导电性能纯净硅 不含杂质 纯度99.99999999999%1Bi电阻率 10Ωcm1B/7143Si 电阻率 0.01Ωcm

杂质半导体硅材料事业部第21頁警告！要杜绝其它杂质的进入要杜绝各种可能的污染极少量的杂质能极大地改变半导体的导电性能

半导体生产的超浄要求硅材料事业部第22頁生产中采取的各种措施：各道工序加工后都进行清洗使用超纯水进行清洗（17M以上）使用超纯气体（99.999%以上）使用电子纯的化学试剂在净空厂房内生产超净包装

半导体生产的超浄要求硅材料事业部第23頁生产中对作业人员的限制：不能用手接触产品进入净空厂房要穿着超净服不能化妆不能穿戴金银饰品不要穿毛衣要保持良好的卫生习惯

半导体二极管硅材料事业部第24頁 空穴导电 电子导电 Ｐ型半导体Ｎ型半导体

半导体二极管硅材料事业部第25頁Ｐ型半导体和Ｎ型半导体在一起型成ＰＮ结Ｐ型半导体N型半导体N区电子向P区扩散P区空穴向N区扩散形成PN结

半导体二极管硅材料事业部第26頁ＰＮ结的单向导电性PN结内电场外电场电流导通

半导体二极管硅材料事业部第27頁ＰＮ结的单向