电子与微电子材料PPT课件

1、本章内容6.16.1 导电材料导电材料6.2 6.2 介电材料介电材料6.3 6.3 半导体材料半导体材料6.4 6.4 微电子材料与芯片微电子材料与芯片1第1页/共83页6.1 导电材料金属导电材料 分类 作为金属导电材料使用的要求 金属导电性的影响因素2 导电材料的定义导电材料的定义 载流子载流子 分类分类第2页/共83页快离子导体 肖特基导体（晶格空位机理）、弗仑克尔导肖特基导体（晶格空位机理）、弗仑克尔导体（间隙离子运动）体（间隙离子运动） 本征离子电导和杂质离子电导本征离子电导和杂质离子电导 快离子导体和固体电解质快离子导体和固体电解质 影响导电离子迁移的因素影响导电离子迁移的因素3

2、第3页/共83页（1）电子导电陶瓷 非金属元素的碳化物、氮化物以共价键为主，金属键为辅。这几类化合物构成的陶瓷都是电子导电 如SiC、MoSi2电热材料 某些氧化物陶瓷通过加热或者用其它的方法激发，使外层电子获得足够的能量成为自由电子而具有导电性 如氧化铝陶瓷、氧化钍陶瓷及由复合氧化物组成的铬酸镧陶瓷，都是新型的高温电子导电材料4Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第4页/共83页 （2）离子导电陶瓷 利用离子的迁移导电（固体电解质，或快离子导体） 阳离子导体：利用阳离子迁移导电 如 -Al2O3的系：通式为nA2O3M2O，A代表

3、三价金属A13、Ga3、Fe3等，M代表一价离子Na、K、H3O等 阴离子导体：利用O2-或F-阴离子迁移导电 萤石结构氧化物(ZrO2、HfO2、CeO2等) 钙钛矿结构氧化物(LaAlO3、CaTiO3)。5Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第5页/共83页聚合物导电材料6 种类：种类：结构型导电高分子（本节内容）结构型导电高分子（本节内容）复合型导电高分子（普通高分子混入导电填料）复合型导电高分子（普通高分子混入导电填料） 结构型导电高分子结构型导电高分子是指具有共轭是指具有共轭键，其本身或经过键，其本身或经过“掺杂掺杂”后

4、后具有导电性的一类高分子材料。具有导电性的一类高分子材料。第6页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials7种类名称名称结构结构聚乙炔聚乙炔聚噻吩聚噻吩聚吡咯聚吡咯聚苯胺聚苯胺聚聚 苯苯S()nNH()n()NHn()n种类种类第7页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials8导 电 机 理导电机理导电机理自由基阳离子通过双键迁移自由基阳离子通过双键迁移沿共轭高分子链传递沿共轭高分子链传递第8页/共83页Chapter6 Electronic and Microe

5、lectronic Materials9导 电 高 分 子 的 特 性1.1.电导率范围宽电导率范围宽导导电电高高分分子子的的特特性性第9页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials10导电高分子不仅可以掺杂，而且还可以脱掺杂，导电高分子不仅可以掺杂，而且还可以脱掺杂，并且掺杂并且掺杂-脱掺杂的过程完全可逆。脱掺杂的过程完全可逆。 2. 2.掺杂掺杂- -脱掺杂过程可逆脱掺杂过程可逆3.3.响应速度快响应速度快(10-13 sec)第10页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic

6、Materials114. 4.有电致变色性有电致变色性第11页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials12NN()NHN()NN()NHNH()H全氧化态 PNB+e-e中 间 氧化态 EBn+e-e全还 原态 LEB+nn紫 色蓝色淡黄 色绿色-0.2V0.8V0.5V+HNHNn第12页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials13导 电 高 分 子 的 应 用导电高分子的应用导电高分子的应用第13页/共83页Chapter6 Electronic and

7、 Microelectronic Materials141.1.发光二极管发光二极管1990 年年R. H. Friend首次首次报道报道高分子发光二极管具有高分子发光二极管具有颜色可调、可弯曲、大颜色可调、可弯曲、大面积和低成本等优点面积和低成本等优点实用化的突破口实用化的突破口2. 2.分子导线分子导线一个分子类似于一根导线一个分子类似于一根导线可用于高灵敏度检测、超大可用于高灵敏度检测、超大规模集成技术等规模集成技术等“模板聚合、分子束沉积等模板聚合、分子束沉积等方法方法制备制备“分子导线分子导线”或导电高分子微管或导电高分子微管(或纳米管或纳米管) 第14页/共83页Chapter6

8、Electronic and Microelectronic Materials153. 3.二次电池二次电池高分子掺杂态高分子掺杂态储存电能、脱储存电能、脱掺杂过程中释掺杂过程中释放电能放电能 全塑电池全塑电池输出电压输出电压3V、电池容量、电池容量3mA.h，复充放电上千次，复充放电上千次 第15页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials164. 4.生物传感器生物传感器葡萄糖传感葡萄糖传感器、尿素传器、尿素传感器、乳酸感器、乳酸传感器、胆传感器、胆固醇传感器固醇传感器第16页/共83页Chapter6 Electroni

9、c and Microelectronic Materials175. 5.气体传感器气体传感器导电高分子与大气某些介质作用导电高分子与大气某些介质作用-电导率改变电导率改变, 除去介质除去介质-恢复恢复（掺杂（掺杂/或脱掺杂过程）或脱掺杂过程）可用作选择性高、灵敏度高和重复性好的气体可用作选择性高、灵敏度高和重复性好的气体传感器。传感器。 第17页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials186. 6.雷达隐身材料雷达隐身材料导电性可以在绝缘体、半导体、金属导体导电性可以在绝缘体、半导体、金属导体之间变化之间变化不同的吸波性能

10、不同的吸波性能密度小密度小轻轻加工性能加工性能薄薄稳定性较好稳定性较好高温使用高温使用第18页/共83页Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials197. 7.电显示材料电显示材料掺杂掺杂/脱掺杂实现导体脱掺杂实现导体-绝缘体之间的转变，绝缘体之间的转变，且电位、且电位、pH、掺杂量等变化伴随颜色变化、掺杂量等变化伴随颜色变化可用于电显示可用于电显示第19页/共83页6.2 介电材料材料的介电性特征 介电材料： 介电性物质受到电场作用时，构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质。 介电材料也属于绝缘体，但更强调其

11、可极化特征，电极化及其分类：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 表征介电材料的基本参数：极化率、介电常数、损耗角正切tg 宏观表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数 和介电损耗tg 来表示20Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第20页/共83页（1）绝缘陶瓷 Insulating ceramics 主要利用其绝缘性 电性要求： 介电常数9，介电损耗tg 于210-4910-3之间，电阻率要求大于1010 cm。 其它要求： 较高的力学强度、耐热性、高导热性。21Chapter6 Electronic and M

12、icroelectronic Materials第21页/共83页绝缘陶瓷种类 主晶相为莫来石（3Al2O3SiO2）的普通陶瓷 主晶相为刚玉 Al2O3的氧化铝陶瓷 镁质陶瓷 晶相为含镁硅酸盐（MgOAl2O3SiO2系） 钡长石瓷（BaOAl2O32SiO2） 由高岭土与BaCO3烧制而成 高温介电损耗小，用作电阻瓷。 高导热绝缘陶瓷 BeO陶瓷 非氧化物类陶瓷，如AlN、Si3N4、SiC、BN等22绝缘子绝缘子Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第22页/共83页 23Chapter6 Electronic and Micr

13、oelectronic Materials第23页/共83页（2）介电陶瓷dielectric ceramic 也称介质陶瓷 主要利用其介电性 按使用频率，可分为 高频介质陶瓷 微波介质陶瓷24Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第24页/共83页高频介质陶瓷 电性要求： 高频电场（1MHz）下具有适中至较高的介电常数（8.5900） 高频介电损耗小，tg 小于6104 主要由碱土金属和稀土金属的钛酸盐或它们的固溶体构成 例如CaTiO3是由CaCO3与TiO2高温烧制而成 用于制作小尺寸高频电容器25Chapter6 Electr

14、onic and Microelectronic Materials第25页/共83页26Single-layerMultilayer ceramic capacitorChapter6 Electronic and Microelectronic Materials第26页/共83页微波介质陶瓷 应用于微波频段(300MHz(300MHz300GHz)300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷 电性要求： 高的介电常数， r r在3030200200之间 高稳定性，频率温度系数 要小 微波频段介质损耗要小，tantan 1010-4-4，Q Q1000010000 代表性的微

15、波介质陶瓷包括BaOTiO2体系、钙钛矿型陶瓷、(Ba,Sr)ZrO3、CaZrO3、Ca(Zr,Ti)O3、Sr(Zr,Ti)O3、(Ba,Sr)(Zr,Ti)O3等 应用：制作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件27Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第27页/共83页 微波介质陶瓷的应用：制作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件28Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第28页/共83页压电材料 压电效应和逆压电效应29Chapter6 E

16、lectronic and Microelectronic Materials 压电陶瓷：具有压电效应，能够将机械能和电能压电陶瓷：具有压电效应，能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。互相转换的功能陶瓷材料。第29页/共83页常用的压电陶瓷 钛酸钡系 钛酸铅锆酸铅二元系 二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价)型化合物 如：Pb(Mn1/3)Nb2/3)O3和Pb(CO1/3Nb2/3)O3等组成的三元系。 铌酸盐系压电陶瓷 如Na0.5K0.5NbO3 、BaxSr1-xNb2O5 不含有毒的铅，对环境保护有利。 30Chapter6 E

17、lectronic and Microelectronic Materials第30页/共83页 钛锆酸铅（PZT）：最有代表性的压电陶瓷材料31Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第31页/共83页 压电陶瓷应用： 换能器（超声、电声换能器等） 陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、 电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等32Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第32页/共83页铁电材料 定义，电滞曲线，剩余极化强度、矫顽电场强度33Ch

18、apter6 Electronic and Microelectronic Materials 铁电陶瓷（铁电陶瓷（Ferroelectric Ceramics）一定具有压电）一定具有压电性，但是压电陶瓷不一定性，但是压电陶瓷不一定具有铁电性。具有铁电性。 铁电陶瓷用途：制作铁电铁电陶瓷用途：制作铁电陶瓷电容器，压电元件、陶瓷电容器，压电元件、热释电元件、电光元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。电热器件等。第33页/共83页 BaTiO3：典型的铁电陶瓷 随温度变化，晶相结构发生改变。 很高的介电常数，特别是在其居里点Tc（120）附近， 可高达6000 损耗因子可高达0.010.0234

19、Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第34页/共83页 BaTiO3的改性： 形成置换固溶体 置换Ba2的有Ca2、Sr2、Pb2等 置换Ti4的有Zr4等 掺杂改性 如电荷不匹配的La3、Cd3、Dy3部分取代Ba2 尺寸不匹配的Nb4、Ta5取代Ti435Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第35页/共83页6.3 半导体材料 Semiconductors36Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第36页/共

20、83页37电导率介于绝缘体及导体之间易受温度、照光、磁场及微量杂质原子影响半导体材料概述Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第37页/共83页能带理论能带理论38Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第38页/共83页39合适的禁带宽度合适的禁带宽度高的载流子迁移率高的载流子迁移率一定的导电类型一定的导电类型适当的杂质浓度和相应的电阻率适当的杂质浓度和相应的电阻率较高的载流子寿命较高的载流子寿命半导体器件对材料的要求Chapter6 Electronic and Micro

21、electronic Materials第39页/共83页半导体分类及特点1.元素半导体Ge（锗）,Si（硅）,C（金刚石）、 -Sn（灰锡）、P（磷）、Se（硒）、Te（碲）、B（硼）等固体单质 本征半导体（ Intrinsic semiconductor）：不含杂质（掺杂剂） 掺杂半导体（ Extrinsic semiconductor）：本征半导体加入掺杂剂而形成40高纯半导体高纯半导体掺杂掺杂掺杂半导体掺杂半导体Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第40页/共83页 掺杂（ Doping ）：在高纯半导体中有意识地加入少量杂

22、质以提高载荷体数量 施主杂质（ n-型半导体）：A族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以VA族元素（P、Sb、Bi） 受主杂质（ p-型半导体）：A族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以A族元素（如B）41 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第41页/共83页 n-型半导体（电子型，施主型）42Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials施主(供体donor)能带Ed第42页/共83页 p-型半导体（空穴型，受主型）43Chapter6 Electronic and Micro

23、electronic Materials受主(受体acceptor)能带Ea第43页/共83页44Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第44页/共83页 2.化合物半导体由两种或两种以上元素以确定原子配比形成的、具有确定的禁带宽和能带结构等半导体性质的化合物。 -族化合物半导体： A族元素B、A1、Ga、In和VA族元素N、P、As、Sb所形成的二元化合物 如GaAs、InP、GaN、GaP、InSb、GaSb、InAs -族化合物半导体：B族元素Zn、Cd、Hg与VIA族元素O、S、Se、Te所形成的二元化物 -族化合物半导体：A

24、族元素Ge、Sn、Pb与VIA族元素S、Se、O、Te所形成的部分二元化合物45Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第45页/共83页 3.固溶半导体具有半导体性质的固溶体 两种半导体互溶，如Si1-X GeX (其中x1) 化合物半导体中的一个元素或两个元素用其同族元素局部取代，如用Al来局部取代GaAs中的Ga，即Ga1-X AlXAs4.非晶半导体 四面体结构半导体（如非晶态的Si、Ga、GaAs、GaP、InP、GaSb） 硫系半导体（如S、Se、Te、As2S3、As2Te3、Sb2S3） 氧化物半导体（如GeO2、B2O

25、3、SiO2、TiO2）46Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第46页/共83页( 3 ) 超 晶 格 半 导 体 5.超晶格半导体材料超晶格半导体材料利用异质外延法，即在晶体衬底上一层叠一层地生长出不同材料的薄膜来，所利用异质外延法，即在晶体衬底上一层叠一层地生长出不同材料的薄膜来，所得材料叫超晶格材料得材料叫超晶格材料47超晶格超晶格 由两种不同的半导体薄层交替排列所由两种不同的半导体薄层交替排列所组成的周期列阵组成的周期列阵Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第4

26、7页/共83页 组分超晶格组分超晶格 超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成 48Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第48页/共83页 掺杂超晶格掺杂超晶格 在同一种半导体中，用交替在同一种半导体中，用交替地改变掺杂类型的方法做成地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性半导体结的新型人造周期性半导体结构的材料构的材料49掺杂超晶格半导体的能带结构掺杂超晶格半导体的能带结构 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第49页/共83页50任何一种半导体材料只要很好控制

27、掺杂类型都可以任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格；做成超晶格；多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般较小，多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般较小，杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面；组分超晶格那样明显的异质界面；掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到未调制的掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到未调制的基体材料能量隙之间的任何值，取决于对各分层厚基体材料能量隙之间的任何值，取决于对各分层厚度和掺杂浓度的选择。度和掺杂浓度的选择。 掺杂超晶格的优点掺杂超晶格的优点Chapter6 Electro

28、nic and Microelectronic Materials第50页/共83页 多维超晶格多维超晶格 51Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第51页/共83页 应变超晶格应变超晶格 在弹性形变限度之内的超薄膜中，晶格本身发生应变而阻止缺陷的产生在弹性形变限度之内的超薄膜中，晶格本身发生应变而阻止缺陷的产生 52 SiGe/Si 是典型半导体应变超晶格材料，随是典型半导体应变超晶格材料，随着能带结构的变化，载流子的有效质量可能变着能带结构的变化，载流子的有效质量可能变小，可提高载流子的迁移率，可做出比一般小，可提高载流子的迁移

29、率，可做出比一般 Si 器件更高速工作的电子器件器件更高速工作的电子器件。 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第52页/共83页半导体的电阻特性53半导体金属TR金属和半导体的电阻温度曲线Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第53页/共83页结 把本征半导体的两侧分别掺入施主型和受主型杂质，或者将一块n型和一块p型半导体结合在一起，两者的界面及其相邻的区域就称为PN结。 PN结的最大特性就是单向导电性。54Chapter6 Electronic and Microele

30、ctronic Materials第54页/共83页55（1）单晶硅）单晶硅 单晶硅具有准金属的性质，有较弱的导电性，单晶硅具有准金属的性质，有较弱的导电性，而且其电导率随着温度的升高而增加，有显著的半而且其电导率随着温度的升高而增加，有显著的半导电性。导电性。机械强度高机械强度高结晶性好结晶性好自然界中储量丰富自然界中储量丰富成本低成本低可以拉制出大尺寸的完整单晶可以拉制出大尺寸的完整单晶一些重要的半导体材料Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第55页/共83页56( 1 ) P e r f o r m a n c e a n d

31、 a p p l i c a t i o n计算机中央处理装置计算机中央处理装置(即对数据进行操作部分即对数据进行操作部分)的的基本单元基本单元晶体管晶体管双极型晶体管双极型晶体管 场效应晶体管场效应晶体管计算机存储器的计算机存储器的基本单元基本单元Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第56页/共83页57( 2 ) P r e p a r a t i o n制备方法制备方法22COSiC SiO还原提拉法或提拉法或悬浮区熔法悬浮区熔法Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials

32、第57页/共83页58( 3 ) R e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t 研究开发方向研究开发方向优质大直径（优质大直径（250300mm）单晶硅的研制生产，）单晶硅的研制生产，其均匀性要求很高；其均匀性要求很高；单晶硅中微缺陷的密度亦需进一步降低；单晶硅中微缺陷的密度亦需进一步降低；制片后的氧化层错密度要求从制片后的氧化层错密度要求从100个个cm-2降低至降低至10个个cm-2，氧化层错密度降低与氧、碳含量、工艺条件有关，氧化层错密度降低与氧、碳含量、工艺条件有关，特别是提拉单晶的速度和温度场的均匀性。特别是提拉单晶的速度和温度场的均匀性。C

33、hapter6 Electronic and Microelectronic Materials第58页/共83页（2）砷化镓（）砷化镓（GaAs）单晶）单晶Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials59很可能成为继单晶硅之后很可能成为继单晶硅之后第二种最重要的半导体电子材料第二种最重要的半导体电子材料宽禁带，高电子迁移宽禁带，高电子迁移可以在较高的工作可以在较高的工作温度和工作频率下工作温度和工作频率下工作第59页/共83页60( 1 ) G a A sGaAs中电子的有效质量仅为自由电中电子的有效质量仅为自由电子质量的子质量的1/15

34、， GaAs中电子速度更中电子速度更快快制造出速度更快、功能更强制造出速度更快、功能更强的计算机，高频通信信号的放大器的计算机，高频通信信号的放大器砷化镓中的电子激发后释放能量以砷化镓中的电子激发后释放能量以发光的形式进行发光的形式进行制作半导体激制作半导体激光器和光探测器光器和光探测器Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第60页/共83页61（1）热阻器）热阻器 与金属不同，半导体的电阻率随温度升高是减与金属不同，半导体的电阻率随温度升高是减少的，利用这种特性做成热阻器除可以用来测少的，利用这种特性做成热阻器除可以用来测温外，还可

35、以用于火灾报警温外，还可以用于火灾报警。这是由于当热阻器受热时，电阻下降，就让一这是由于当热阻器受热时，电阻下降，就让一很大的电流通过电路，启动警铃。很大的电流通过电路，启动警铃。半导体材料的应用Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第61页/共83页62（2）压力传感器）压力传感器 半导体的能带结构与能隙宽度与半导体的半导体的能带结构与能隙宽度与半导体的原子间距有关，当压力作用在这种半导体原子间距有关，当压力作用在这种半导体上时，原子间距减小，同时能隙变窄，导上时，原子间距减小，同时能隙变窄，导电性增加。电性增加。因此，可以根据电导

36、来推算压力的大小。因此，可以根据电导来推算压力的大小。Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第62页/共83页63（3）光敏电阻器）光敏电阻器半导体的电导率随入射光量的增加而增加。半导体的电导率随入射光量的增加而增加。这种效应可用来制作光敏电阻，此处所说的光这种效应可用来制作光敏电阻，此处所说的光可以是可见光，也可以是紫外线或红外线，可以是可见光，也可以是紫外线或红外线，只要所提供的光子能量与禁带宽度相当或大于只要所提供的光子能量与禁带宽度相当或大于禁带宽度即可。禁带宽度即可。Chapter6 Electronic and Micro

37、electronic Materials第63页/共83页64（4）磁敏电阻）磁敏电阻在通电的半导体上加磁场时，半导体的电阻将增在通电的半导体上加磁场时，半导体的电阻将增加，这种现象称为磁阻效应。加，这种现象称为磁阻效应。产生磁阻现象的原因在于加磁场后，半导体内运产生磁阻现象的原因在于加磁场后，半导体内运动的载流子会受到洛伦兹力的作用而改变路程的动的载流子会受到洛伦兹力的作用而改变路程的方向，因而延长了电流经过的路程，从而导致电方向，因而延长了电流经过的路程，从而导致电阻增加。根据这种特性可做成磁敏电阻。阻增加。根据这种特性可做成磁敏电阻。Chapter6 Electronic and Mic

38、roelectronic Materials第64页/共83页65（5）光电倍增管）光电倍增管光电倍增管是利用电子的受激发射，激发源起初是光电倍增管是利用电子的受激发射，激发源起初是光子，而后是被电场加速的电子。光子，而后是被电场加速的电子。假定一个非常弱的光源将价带中的一个电子激发到假定一个非常弱的光源将价带中的一个电子激发到了导带中，而后，在电场作用下，这个电子被加速了导带中，而后，在电场作用下，这个电子被加速到很高的速度并具有了很高的能量，它将激发一个到很高的速度并具有了很高的能量，它将激发一个或更多的其他电子，这些电子也将受这个电场的作或更多的其他电子，这些电子也将受这个电场的作用而加

39、速再激发其他的电子，如此下去，一个非常用而加速再激发其他的电子，如此下去，一个非常弱的光信号就被放大了。弱的光信号就被放大了。Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第65页/共83页66（6）发光二极管）发光二极管Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第66页/共83页 67（7）整流二极管）整流二极管 利用PN结的单向导电性半波整流电路半波整流电路Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第67页/共83页 68（8）

40、齐纳二极管 Zener diodes 利用P-N结的击穿特性 如果反向电压（偏压）增加到某个特殊值，对于一个微小偏压的变化，就会使电流产生一个可观的增加。Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第68页/共83页 69（8）晶体管 Transistors 由二个P-N结组成 可以是P-N-P-型，也可以是N-P-N型Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第69页/共83页6.4 微电子材料与芯片微电子芯片发展概况制造一般构造与技术过程（图6-23讲解）70Chapter6 El

41、ectronic and Microelectronic Materials硅基片n-掺杂n-掺杂p-掺杂氧化物源极漏极栅极金属氧化物半导体（金属氧化物半导体（MOS）晶体管示意图）晶体管示意图第70页/共83页光刻原理对底材进行区域选择性保对底材进行区域选择性保护，裸露区域被刻蚀。护，裸露区域被刻蚀。71Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第71页/共83页Manufacturing stepsThe manufacturing process involves four main steps:1. Deposition （沉积）

42、：单晶硅片上沉积异相薄膜 SiO2, Al, etc., 2. Doping （掺杂）：通过掺杂改变导电性3. Photolithography（光成像）： 照相制版，制掩膜 4. Etching（蚀刻）：转印立体图案至单晶硅片上72Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第72页/共83页Process73Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第73页/共83页Etching resultAn ion beam milled set of tracks in Si. The

43、photoresist is still in place. N o t i c e t h e a c c u r a t e p a t t e r n transfer from the mask into the Si, and also that the photoresist mask i s b e g i n n i n g t o s h o w s i g n s o f damage and wear. 74Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials第74页/共83页微电子主要材料 IC衬底材料、栅结构材料、存储电容材料、局域互联材料、光刻胶、电子封装材料。75Chapt