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什么是半导体的衬底?

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一、什么是半导体的衬底?

以非晶态半导体材料为主体制成的固态电子器件。非晶态半导体虽然在整体上分子排列无序,但是仍具有单晶体的微观结构,因此具有许多特殊的性质。1975年,英国W.G.斯皮尔在辉光放电分解硅烷法制备的非晶硅薄膜中掺杂成功,使非晶硅薄膜的电阻率变化10个数量级,促进非晶态半导体器件的开发和应用。同单晶材料相比,非晶态半导体材料制备工艺简单,对衬底结构无特殊要求,易于大面积生长,掺杂后电阻率变化大,可以制成多种器件。非晶硅太阳能电池吸收系数大,转换效率高,面积大,已应用到计算器、电子表等商品中。非晶硅薄膜场效应管阵列可用作大面积液晶平面显示屏的寻址开关。利用某些硫系非晶态半导体材料的结构转变来记录和存储光电信息的器件已应用于计算机或控制系统中。利用非晶态薄膜的电荷存储和光电导特性可制成用于静态图像光电转换的静电复印机感光体和用于动态图像光电转换的电视摄像管的靶面。

具有半导体性质的非晶态材料。非晶态半导体是半导体的一个重要部分。50年代B.T.科洛米耶茨等人开始了对硫系玻璃的研究,当时很少有人注意,直到1968年S.R.奥弗申斯基关於用硫系薄膜制作开关器件的专利发表以后,才引起人们对非晶态半导体的兴趣。1975年W.E.斯皮尔等人在硅烷辉光放电分解制备的非晶硅中实现了掺杂效应,使控制电导和制造PN结成为可能,从而为非晶硅材料的应用开辟了广阔的前景。在理论方面,P.W.安德森和莫脱,N.F.建立了非晶态半导体的电子理论,并因而荣获1977年的诺贝尔物理学奖。目前无论在理论方面,还是在应用方面,非晶态半导体的研究正在很快地发展著。

分类目前主要的非晶态半导体有两大类。

硫系玻璃。含硫族元素的非晶态半导体。例如As-Se、As-S,通常的制备方法是熔体冷却或汽相沉积。

四面体键非晶态半导体。如非晶Si、Ge、GaAs等,此类材料的非晶态不能用熔体冷却的办法来获得,只能用薄膜淀积的办法(如蒸发、溅射、辉光放电或化学汽相淀积等),只要衬底温度足够低,淀积的薄膜就是非晶态结构。四面体键非晶态半导体材料的性质,与制备的工艺方法和工艺条件密切相关。图1不同方法制备非晶硅的光吸收系数给出了不同制备工艺的非晶硅光吸收系数谱,其中a、b制备工艺是硅烷辉光放电分解,衬底温度分别为500K和300K,c制备工艺是溅射,d制备工艺为蒸发。非晶硅的导电性质和光电导性质也与制备工艺密切相关。其实,硅烷辉光放电法制备的非晶硅中,含有大量H,有时又称为非晶的硅氢合金;不同工艺条件,氢含量不同,直接影响到材料的性质。与此相反,硫系玻璃的性质与制备方法关系不大。图2汽相淀积溅射薄膜和熔体急冷成块体AsSeTe的光吸收系数谱给出了一个典型的实例,用熔体冷却和溅射的办法制备的AsSeTe样品,它们的光吸收系数谱具有相同的曲线。

非晶态半导体的电子结构非晶态与晶态半导体具有类似的基本能带结构,也有导带、价带和禁带(见固体的能带)。材料的基本能带结构主要取决於原子附近的状况,可以用化学键模型作定性的解释。以四面体键的非晶Ge、Si为例,Ge、Si中四个价电子经sp杂化,近邻原子的价电子之间形成共价键,其成键态对应於价带;反键态对应於导带。无论是Ge、Si的晶态还是非晶态,基本结合方式是相同的,只是在非晶态中键角和键长有一定程度的畸变,因而它们的基本能带结构是相类似的。然而,非晶态半导体中的电子态与晶态比较也有著本质的区别。晶态半导体的结构是周期有序的,或者说具有平移对称性,电子波函数是布洛赫函数,波矢是与平移对称性相联系的量子数,非晶态半导体不存在有周期性,不再是好的量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的,电子运动的平均自由程远大於原子间距;非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小,当平均自由程接近原子间距的数量级时,在晶态半导体中建立起来的电子漂移运动的概念就变得没有意义了。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡,而是拖有不同程度的带尾(如图3非晶态半导体的态密度与能量的关系所示)。非晶态半导体能带中的电子态分为两类:一类称为扩展态,另一类为局域态。处在扩展态的每个电子,为整个固体所共有,可以在固体整个尺度内找到;它在外场中运动类似於晶体中的电子;处在局域态的每个电子基本局限在某一区域,它的状态波函数只能在围绕某一点的一个不大尺度内显著不为零,它们需要靠声子的协助,进行跳跃式导电。在一个能带中,带中心部分为扩展态,带尾部分为局域态,它们之间有一分界处,如图4非晶态半导体的扩展态、局域态和迁移率边中的和,这个分界处称为迁移率边。1960年莫脱首先提出了迁移率边的概念。如果把迁移率看成是电子态能量的函数,莫脱认为在分界处和存在有迁移率的突变。局域态中的电子是跳跃式导电的,依靠与点阵振动交换能量,从一个局域态跳到另一个局域态,因而当温度趋向0K时,局域态电子迁移率趋於零。扩展态中电子导电类似於晶体中的电子,当趋於0K时,迁移率趋向有限值。莫脱进一步认为迁移率边对应於电子平均自由程接近於原子间距的情况,并定义这种情况下的电导率为最小金属化电导率。然而,目前围绕著迁移率边和最小金属化电导率仍有争论。

缺陷非晶态半导体与晶态相比较,其中存在大量的缺陷。这些缺陷在禁带之中引入一系列局域能级,它们对非晶态半导体的电学和光学性质有著重要的影响。四面体键非晶态半导体和硫系玻璃,这两类非晶态半导体的缺陷有著显著的差别。

非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外层有四个价电子,正常情况应与近邻的四个硅原子形成四个共价键。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周围四个近邻原子不足,而产生一些悬挂键,在中性悬挂键上有一个未成键的电子。悬挂键还有两种可能的带电状态:释放未成键的电子成为正电中心,这是施主态;接受第二个电子成为负电中心,这是受主态。它们对应的能级在禁带之中,分别称为施主和受主能级。因为受主态表示悬挂键上有两个电子占据的情况,两个电子间的库仑排斥作用,使得受主能级位置高於施主能级,称为正相关能。因此在一般情况下,悬挂键保持只有一个电子占据的中性状态,在实验中观察到悬挂键上未配对电子的自旋共振。1975年斯皮尔等人利用硅烷辉光放电的方法,首先实现非晶硅的掺杂效应,就是因为用这种办法制备的非晶硅中含有大量的氢,氢与悬挂键结合大大减少了缺陷态的数目。这些缺陷同时是有效的复合中心。为了提高非平衡载流子的寿命,也必须降低缺陷态密度。因此,控制非晶硅中的缺陷,成为目前材料制备中的关键问题之一。

硫系玻璃中缺陷的形式不是简单的悬挂键,而是“换价对”。最初,人们发现硫系玻璃与非晶硅不同,观察不到缺陷态上电子的自旋共振,针对这表面上的反常现象,莫脱等人根据安德森的负相关能的设想,提出了MDS模型。当缺陷态上占据两个电子时,会引起点阵的畸变,若由於畸变降低的能量超过电子间库仑排斥作用能,则表现出有负的相关能,这就意味著受主能级位於施主能级之下。用D、D、D分别代表缺陷上不占有、占有一个、占有两个电子的状态,负相关能意味著:

2D—→D+D

是放热的。因而缺陷主要以D、D形式存在,不存在未配对电子,所以没有电子的自旋共振。不少人对D、D、D缺陷的结构作了分析。以非晶态硒为例,硒有六个价电子,可以形成两个共价键,通常呈链状结构,另外有两个未成键的p电子称为孤对电子。在链的端点处相当於有一个中性悬挂键,这个悬挂键很可能发生畸变,与邻近的孤对电子成键并放出一个电子(形成D),放出的电子与另一悬挂键结合成一对孤对电子(形成D),如图5硫系玻璃的换价对所示。因此又称这种D、D为换价对。由於库仑吸引作用,使得D、D通常是成对地紧密靠在一起,形成紧密换价对。硫系玻璃中成键方式只要有很小变化就可以形成一组紧密换价对,如图6换价对的自增强效应所示,它只需很小的能量,有自增强效应,因而这种缺陷的浓度通常是很高的。利用换价对模型可以解释硫属非晶态半导体的光致发光光谱、光致电子自旋共振等一系列实验现象。

应用非晶态半导体在技术领域中的应用存在著很大的潜力,非晶硫早已广泛应用在复印技术中,由S.R.奥夫辛斯基首创的As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作的电可改写主读存储器已有商品生产,利用光脉冲使碲微晶薄膜玻璃化这种性质制作的光存储器正在研制之中。对於非晶硅的应用目前研究最多的是太阳能电池。非晶硅比晶体硅制备工艺简单,易於做成大面积,非晶硅对於太阳光的吸收效率高,器件只需大约1微米厚的薄膜材料,因此,可望做成一种廉价的太阳能电池,现已受到能源专家的重视。最近已有人试验把非晶硅场效应晶体管用於液晶显示和集成电路。

二、半导体的衬底和外延的区别?

半导体的衬底和外延的主要区别:

1、作用不同。衬底通常起支撑作用;外延为器件所需的特定薄膜。

2、制成材料不同。衬底是半导体单晶材料制成;外延可以与衬底为同一材料,也可以是不同材料。

三、半导体有机废水处理方案?

半导体有机废水可以加漂白剂进行处理

四、蓝光芯片衬底

蓝光芯片衬底:开启下一代显示技术的先锋

随着科技的不断进步,显示技术也在逐步演进,而蓝光芯片衬底作为一种新兴的材料,在显示领域引发了广泛关注。它被视为下一代显示技术的先锋,具有独特的优势和潜力,为用户带来更加清晰和逼真的视觉体验。

蓝光芯片衬底是一种基于蓝光技术的新型材料,其具有高透明度、高抗划伤性、高弹性模量等优秀特性。相比传统的显示材料,蓝光芯片衬底拥有更高的分辨率和更广的色域范围,能够呈现更加细腻、生动的图像效果,极大地提升了用户观看内容的质量。

蓝光芯片衬底的应用领域

蓝光芯片衬底在各个领域都有着广泛的应用,特别是在显示屏、智能手机、电视等电子产品中表现尤为突出。其优异的性能使得这些设备可以呈现更加清晰、细腻的画面,为用户带来身临其境的视觉体验。

此外,蓝光芯片衬底还在医疗、航空航天、军事等领域得到广泛应用。在医疗领域,它被用于高清医学影像显示,能够帮助医生更准确地诊断病情;在航空航天领域,它可用于航天器舱内显示屏的制作,确保飞行安全;在军事领域,它则可以被应用于军事模拟训练设备中,提升训练效果。

未来展望

随着科技的不断进步,蓝光芯片衬底必将在各个领域发挥更加重要的作用。其优异的性能和广泛的应用前景使得它成为未来显示技术发展的主要推动力之一,有望为用户带来更加完美的视觉体验。

未来,我们相信蓝光芯片衬底将持续不断地创新和突破,为显示技术的发展注入新的活力,助力产业向前发展。让我们期待蓝光芯片衬底带来的更多惊喜和惊艳,让科技改变我们的生活。

五、芯片衬底注入

芯片衬底注入技术的应用与发展

芯片衬底注入技术是当今半导体行业中一项至关重要的技术。它能够通过在芯片的衬底上引入特定的原子或离子,从而改变衬底的性质和特性,进而影响整个芯片的性能。在本文中,我们将探讨芯片衬底注入技术的应用和发展趋势。

芯片衬底注入技术的应用

芯片衬底注入技术被广泛运用于半导体制造过程中的多个领域。其中最常见的应用是在集成电路制造中,通过控制衬底内的原子浓度和分布来调节晶体管的电性能,从而优化芯片的性能和功耗。此外,在光电子器件制造中,芯片衬底注入技术也可以用来调节材料的光学性质,提高器件的响应速度和灵敏度。

除此之外,芯片衬底注入技术还被广泛运用于生物传感器、功率器件等领域。在生物传感器中,衬底注入技术可以实现对生物分子的高灵敏度检测,而在功率器件中,衬底注入技术可以提高器件的耐压性能和稳定性。

芯片衬底注入技术的发展趋势

随着半导体技术的不断发展,芯片衬底注入技术也在不断演进和完善。未来,随着半导体器件尺寸的不断缩小和功能的不断增强,芯片衬底注入技术将面临新的挑战和机遇。

一方面,未来芯片衬底注入技术将更加注重对材料的精细控制和原子级别的调控。通过引入先进的工艺和设备,可以实现对衬底内的原子浓度和位置的精确控制,进一步提高芯片的性能和可靠性。

另一方面,未来芯片衬底注入技术将更多地与人工智能、大数据等技术相结合,实现智能化、自动化的制造过程。通过引入智能化的控制系统和数据分析算法,可以实现对生产过程的实时监测和优化,提高生产效率和产品质量。

结语

总的来说,芯片衬底注入技术是半导体行业中一项不可或缺的关键技术。它不仅能够改变芯片的性能和特性,还能够推动整个行业的发展和创新。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,芯片衬底注入技术将发挥越来越重要的作用,为半导体行业的未来发展注入新的动力。

六、p型衬底和n型衬底的区别?

首先N型和P型的区别在于在做PN节的时候,P型用的是磷扩散而N型用的是硼离子注入法,硼离子注入法要比磷扩散工艺上难很多。

再一个是P型的少子时电子,N型少子是空穴,硅锭中的杂质和位错对电子的捕获原大于空穴,造成P型的转换效率低于N型的。

七、mos衬底效应?

在工程设计中,衬底偏置效应对阈值电压的影响可用下面的近似公式计算:

γ为衬底偏置效应系数,它随衬底掺杂浓度而变化,典型值:NMOS晶体管,γ=0.7~3.0。PMOS晶体管,γ=0.5~0.7对于PMOS晶体管,∆VT取负值,对NMOS晶体管,取正值。

对处于动态工作的器件而言,当衬底接一固定电位时,衬偏电压将随着源节点电位的变化而变化,产生对器件沟道电流的调制,这称为背栅调制,用背栅跨导gmB来定义这种调制作用的大小。

八、文档怎么衬底?

文档的衬底一般指的是将文本或图形放置在一个背景上,以增强可读性或视觉效果。衬底可以是纯色、渐变色、图片或其他图形元素。以下是几种常见的方式来为文档添加衬底:

1. 在文档编辑软件中选择背景颜色:大多数文档编辑软件(如Microsoft Word、Google Docs等)提供了设置页面背景颜色的选项。您可以选择合适的颜色作为文档的衬底。

2. 插入图片作为背景:您可以将一张图片插入到文档中,并将其设置为背景。在大多数文档编辑软件中,可以通过插入图片并将其调整为背景的方式来实现。

3. 使用渐变色作为背景:渐变色可以为文档添加一种流动感和立体感。您可以选择两种或多种颜色,然后将其设置为渐变色作为文档的衬底。

4. 使用图形元素作为背景:除了纯色、图片和渐变色,您还可以使用其他图形元素作为文档的衬底。这可以包括线条、形状、花纹等。

具体的操作步骤可能因使用的文档编辑软件而有所不同,您可以参考软件的帮助文档或通过在搜索引擎中搜索相关关键词来获取更详细的指导。

九、si衬底的定义?

si衬底指的是将图片或文字充满整个版面使其为底纹。化工学衬底最常见的为氮化物衬底材料等。

氮化物衬底材料的研究与开发增大字体复位宽带隙的GaN基半导体在短波长发光二极管、激光器和紫外探测器,以及高温微电子器件方面显示出广阔的应用前景;

对环保,其还是很适合于环保的材料体系。

半导体照明产业发展分类所示的若干主要阶段,其每个阶段均能形成富有特色的产业链。

世界各国现在又投入了大量的人力、财力和物力,以期望取得GaN基高功率器件的突破,并且居于此领域的制高点。

“氮化物衬底材料与半导体照明的应用前景”文稿介绍了氮化物衬底材料与半导体照明的应用前景的部分内容。

GaN、AlN、InN及其合金等材,是作为新材料的GaN系材料。

对衬底材料进行评价要就衬底材料综合考虑其因素,寻找到更加合适的衬底是发展GaN基技术的重要目标。

评价衬底材料要综合考虑衬底与外延膜的晶格匹配、衬底与外延膜的热膨胀系数匹配、衬底与外延膜的化学稳定性匹配、材料制备的难易程度及成本的高低的因素。

InN的外延衬底材料就现在来讲有广泛应用的。“氮化物衬底材料的评价因素及研究与开发”文稿介绍了氮化物衬底材料的评价因素及研究与开发的部分内容。

十、什么是衬底温度?

衬底材料的温度。衬底是用于外延生长晶体的基底材料。