半导体材料发展

《半导体材料发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、题目半导体材料的发展导师马晓华学生姓名王语晨学生学号1614123118半导体材料发展第一代半导体硅材料第一代半导体材料主要是指硅（Si）、错元素（Ge）半导体材料。作为第一代半导体材料的错和硅，在国际信息产业技术中的各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用，硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。硅制程是大量生产口便宜的制程。且硅（Si）有较好的物理应力，所以可做成大尺寸的晶圆（现今，Si晶圆直径约为3

2、00min,而GaAs晶圆最大直径约只有150mm）。在地球表面上有大量硅（Si）的原料：硅酸盐矿。硅工业已发展到规模经济（透过高的产能以降低单位产品的成本）的情形了。第二个主要的优点是，硅很容易就会变成二氧化硅，二氧化硅在电子元件中是一种很好的绝缘体。二氧化硅可以轻易地被整合到硅电路中，且二氧化硅和硅（Si）拥有很好的界面特性。第三，大概也是最重要的优点，是硅拥有高很多的空穴移动率。在需要CMOS逻辑时，高的空穴率可以做成高速的P-沟道场效应晶体管。如果需要快速的CMOS结构时，虽然GaAs的电子迁移率快，但因为它的功

3、率消耗高，所以使的GaAs电路无法被整合到Si逻辑电路中。第二代半导体GaAs和InP单晶材料GaAs和InP是微电子和光电子的基础材料，为直接带隙，具有电子饱和漂移速度高、耐高温、抗辐照等特点，在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4,6和8英寸）的ST-GaAs发展很快，4英寸70cm长，6英寸35cm长和8英寸的半绝缘种化钾SI-GaAs）也在口本研制成功。第三代半导体GaN和SiC以碳化硅和氮化稼为代表的第三代半导体

4、材料凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，在许多应用领域拥有前两代半导体材料无法比拟的优点，有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，市场应用潜力巨大。根据第三代半导体不同的发展情况，其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他4个领域，每个领域产业成熟度各不相同，其中前沿研究领域，宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。预计到2020年，第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防三大领域催生上万亿元潜在市场,而碳化硅和氮化镣器件很可能成为推动整个电力电子、光电子和微波射频三大领域

5、效率提升和技术升级的关键动力之一。国际上第三代半导体产业己经整体进入产业形成期，并开始步入激烈竞争的阶段，众多国家将其列入国家战略，从国际竞争角度看，美、日、欧等发达国家已将第三代半导体材料列入国家计划，并展开全面战略部署，欲抢占战略制高点。我国政府高度重视第三代半导体材料的研究与开发，从2004年开始对第三代半导体领域的研究进行了部署，启动了一系列重大研究项目，2013年科技部在863计划新材料技术领域项目征集指南中明确将第三代半导体材料及应用列为重要内容。2015年5月，国务院发布《中国制造2025》，新材料是《〈中

6、国制造2025）重点领域技术路线图》中十大重点领域之一，其中第三代半导体被纳入关键战略材料发展重点；同年，京津冀联合共建了第三代半导体材料及应用联合创新基地，欲抢占第三代半导体战略新高地，并引进国际优势创新资源。2016年作为“十三五”开局Z年，科技部、工信部、国家发改委等多部委出台多项政策，对第三代半导体材料进行布局。从政策的内容来看，科技创新仍是重点，产业化布局、专业人才储备、投资鼓励、产业园规划建设、生产制造扶植等方面的支持政策也逐步出台，力争全面实现“换道超车”。地方政策也在2016年大量出台,一方面多地均将第三

7、代半导体写入“十三五”相关规划（17项）；另一方面不少地方政府有针对性的对当地具有一定优势的SiC和GaN材料企业进行扶持。与第一二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料（禁带宽度大于2.2eV）,亦被称为高温半导体材料。从目前第三代半导体材料和器件的研究來看，较为成熟的是SiC和GaN半导体材料，而氧化锌、金刚石、氮化铝等材料的研究尚属起步阶段。碳化硅（SiC）和氮

8、化稼（GaN）——并称为第三代半导体材料的双雄。相对于Si,SiC的优点很多：有10倍的电场强度，高3倍的热导率，宽3倍禁带宽度，高1倍的饱和漂移速度。因为这些特点，用SiC制作的器件可以用于极端的环境条件下。微波及高频和短波长器件是目前已经成熟的应用市场。42GI1Z频率的S1CMESFET用在军用相控阵雷达、通信