半导体发展史

前言

自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可以用当时人类使用的器物来代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的

电子元件产值，则超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，

也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光

电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时

无刻都在为我们服务。

硅是地壳中最常见的元素，许多石头的主要成分都是二氧化硅，然而，经过数百道制程做出的积体电路，其价值可达上万美金；把石头变成硅晶片的过程是一项点石

成金的成就，也是近代科学的奇蹟！

在日本，有人把半导体比喻为工业社会的稻米，是近代社会一日不可或缺的。在国防上，

惟有扎实的电子工业基础，才有强大的国防能力，1991年的波斯湾战争中，美国已经把新

一代电子武器发挥得淋漓尽致。从1970年代以来，美国与日本间发生多次贸易摩擦，但最后在许多项目美国都妥协了，但是为了半导体，双方均不肯轻易让步，最后两国政府慎重

其事地签订了协议，足证对此事的重视程度，这是因为半导体工业发展的成败，关系着国

家的命脉，不可不慎。在台湾，半导体工业是新竹科学园区的主要支柱，半导体公司也是

最赚钱的企业，台湾如果要成为明日的科技硅岛，半导体工业是我们必经的途径。

半导体的起源

在二十世纪的近代科学，特别是量子力学发展知道金属材料拥有良好的导电与导热特性，

而陶瓷材料则否，性质出来之前，人们对于四周物体的认识仍然属于较为巨观的瞭解，那

时已经介于这两者之间的，就是半导体材料。

英国科学家法拉第(MIChael Faraday，1791~1867)，在电磁学方面拥有许多贡献，但较不

为人所知的，则是他在1833年发现的其中一种半导体材料：硫化银，因为它的电阻随着温度上升而降低，当时只觉得这件事有些奇特，并没有激起太大的火花；然而，今天我们已

经知道，随着温度的提升，晶格震动越厉害，使得电阻增加，但对半导体而言，温度上升

使自由载子的浓度增加，反而有助于导电，这也是半导体一个非常重要的物理性质。

1874年，德国的布劳恩(Ferdinand Braun，1850~1918)，注意到硫化物

的电导率与所加电压的方向有关，这就是半导体的整流作用。但直到1906年，美国电机发明家匹卡(G. W. PICkard，1877~1956)，才发明了第一个固态电子元件：无线电波侦测器(cat’s whisker)，它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能，来侦测无线电波。在整流理论方面，德国的萧特基(Walter Schottky，1886~1976)在1939年，于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文，做了许多推论，他认为金属与半导体间有能

障(potential barrier)的存在，其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。至于现在为大家所接受的整流理论，则是1942年，由索末菲(Arnold Sommerfeld，

1868~1951)的学生贝特(Hans Bethe，1906~ )所发展出来，他提出的就是热电子发射理论(thermionic emission)，这些具有较高能量的电子，可越过能障到达另一边，其理论也与实验结果较为符合。在半导体领域中，与整流理论同等重要的，就是能带理论。布洛赫(Felix

BLOCh，1905~1983)在这方面做出了重要的贡献，其定理是将电子波函数加上了週期性的项，首开能带理论的先河。另一方面，德国人佩尔斯(Rudolf Peierls， 1907~ )

于1929年，则指出一个几乎完全填满的能带，其电特性可以用一些带正电的电荷来解释，这就是电洞概念的滥觞；他后来提出的微扰理论，解释了能隙(Energy gap)存在。

电晶体的发明

早在1930与1940年代，使用半导体制作固态放大器的想法就持续不绝；第一个有实验结果的放大器是1938年，由波欧(Robert Pohl， 1884~1976)与赫希(Rudolf Hilsch)所做的，使用的是溴化钾晶体与钨丝做成的闸极，尽管其操作频率只有一赫兹，并无实际用途，却证明了类似真空管的固态三端子元件的实用性。

二次大战后，美国的贝尔实验室(Bell Lab)，决定要进行一个半导体方面的计画，目标自

然是想做出固态放大器，它们在1945年7月，成立了固态物理的研究部门，经理正是萧克莱(William Shockley， 1910~1989)与摩根(Stanley Morgan)。由于使用场效应(field effect)来改变电导的许多实验都失败了，巴丁(John Bardeen，1908~1991)推定是因为半

导体具有表面态(surface state)的关系，为了避开表面态的问题，1947年11月17日，

巴丁与布莱登(Walter Brattain 1902~1987)在硅表面滴上水滴，用涂了蜡的钨丝与硅接触，再加上一伏特的电压，发现流经接点的电流增加了！但若想得到足够的功率放大，相邻两

接触点的距离要接近到千分之二英吋以下。12月16日，布莱登用一块三角形塑胶，在塑

胶角上贴上金箔，然后用刀片切开一条细缝，形成了两个距离很近的电极，其中，加正电

压的称为射极

(emitter)，负电压的称为集极 (collector)，塑胶下方接触的锗晶体就是基极 (base)，

构成第一个点接触电晶体 (point contact transistor)，1947年12月23日，他们更进

一步使用点接触电晶体制作出一个语音放大器，该日因而成为电晶体正式发明的重大日子。

另一方面，就在点接触电晶体发明整整一个月后，萧克莱想到使用p-n接面来制作接面电晶体 (junction transistor) 的方法，在萧克莱的构想中，使用半导体两边的n型层来取代点接触电晶体的金属针，藉由调节中间p型层的电压，就能调控电子或

电洞的流动，这是一种进步很多的电晶体，也称为双极型电晶体

(bipolar transistor)，但以当时的技术，还无法实际制作出来。

电晶体的确是由于科学发明而创造出来的一个新元件，但是工业界在

1950年代为了生产电晶体，却碰到许多困难。1951年，西方电器公司（Western ElectrIC）开始生产商用的锗接点电晶体，1952年4月，西方电器、雷神(Raytheon)、美

国无线电(RCA与奇异(GE)等公司，则生产出商用的双极型电晶体。但直到1954年5月，

第一颗以硅做成的电晶体才由美国德州仪器公司(Texas Instruments)开发成功；约在同时，

利用气体扩散来把杂质掺入半导体的技术也由贝尔实验室与奇异公司研发出来；在1957年底，各界已制造出六百种以上不同形式的电晶体，使用于包括无线电、收音机、电子计算

机甚至助听器等等电子产品。

早期制造出来的电晶体均属于高台式的结构。1958年，快捷半导体公司 (Fairchild SemIConductor)发展出平面工艺技术(planar technology)，藉着氧化、黄光微影、蚀刻、金属蒸镀等技巧，可以很容易地在硅晶片的同一面制作半导体元件。1960年，磊晶(epitaxy)技术也由贝尔实验室发展出来了。至此，半导体工业获得了可以批次(batch)生

产的能力，终于站稳脚步，开始快速成长。

积体电路

积体电路就是把许多分立元件制作在同一个半导体晶片上所形成的电路，早在1952年，英国的杜默 (Geoffrey W. A. Dummer) 就提出积体电路的构想。1958年9月12日，德州仪器公司(Texas Instruments)的基尔比 (Jack Kilby， 1923~ )，细心地切了一块锗作为电阻，再用一块pn接面做为电容，制造出一个震荡器的电路，并在1964年获得专利，首度证明了可以在同一块半导体晶片上能包含不同的元件。1964年，快捷半导体(Fairchild SemIConductor)的诺宜斯(Robert Noyce，1927~1990)，则使用平面

工艺方法，即藉着蒸镀金属、微影、蚀刻等方式，解决了积体电路中，不同元件间导线连

结的问题。

积体电路的第一个商品是助听器，发表于1963年12月，当时用的仍是双极型电晶体；1970年，通用微电子(General MICroelectronics)与通用仪器公司

(General Instruments)，解决了硅与二氧化硅界面间大量表面态的问题，开发出金氧半电晶体 (metal-oxide-semiconductor，MOS)；因为金氧半电晶体比起双极型电晶体，功率较低、集积度高，制程也比较简单，因而成为后来大型积体电路的基本元件。

60年代发展出来的平面工艺，可以把越来越多的金氧半元件放在一块硅晶片上，从1960

年的不到十个元件，倍数成长到1980年的十万个，以及1990年约一千万个，这个每年加

倍的现象称为莫尔定律 (Moore’s law)，是莫尔(Gordon Moore)在1964年的一次演讲中

提出的，后来竟成了事实。

超大型积体电路

在1970年代，决定半导体工业发展方向的，有两个最重要的因素，那就是半导体记忆体 (semIConductor memory) 与微处理机 (micro processor)。在微处理机方面，1968年，诺宜斯和莫尔成立了英代尔 (Intel) 公司，不久，葛洛夫 (Andrew Grove) 也加入了，1969年，一个日本计算机公司比吉康 (Busicom) 和英代尔接触，希望英代尔生产一系列计算机晶片，但当时任职于英代尔的霍夫 (Macian E. Hoff) 却设计出一个单一可程式化晶片，1971年11月15日，世界上第一个微处理器4004诞生了，它包括一个四位元的平行加法器、十六个四位元的暂存器、一个储存器 (aCCumulator) 与一个下推堆叠 (push-down stack)，共计约二千三百个电晶体；4004与其他唯读记忆体、移位暂存器与随机存取记忆体，结合成MCS-4微电脑系统；从此之后，各种集积度更高、功能更强的微处理器开始快速发展，对电子业产生巨大影响。三十年后的今天，英代尔的Pentium III已经包含了一千万个以上的电晶体。

毫无疑问的，记忆体晶片与微处理器同等的重要，1965年，快捷公司的施

密特 (J. D. Schmidt) 使用金氧半技术做成实验性的随机存取记忆体。1969年，英代尔

公司推出第一个商业性产品，这是一个使用硅闸极、p型通道的256位元随机存取记忆体。记忆体发展过程中最重要的一步，就是1969年，IBM的迪纳

(R. H. Dennard) 发明了只需一个电晶体和一个电容器，就可以储存一个位元的记忆单元；由于结构简单，密度又高，现今半导体制程的发展常以动态随机存取记忆体的容量为指标。大致而言，1970年就有1K的产品；1974年进步到4K

(闸极线宽十微米)；1976年16K （五微米）；1979年64K (三微米)；1983年256K（一点五微米）；1986年1M （一点二微米）；1989年4M (零点八微米)；1992年16M (零点五

微米)；1995年64M (零点三五微米)；1998年到256M (零点二五微米)，大约每三年进步

一个世代，2001年就迈入十亿位元大关。

根据国际半导体科技进程 (International Technology RoaDMAp for SemIConductor) 的推估，西元2014年，最小线宽可达0.035微米，记忆体容量更高达两

亿五千六百万位元，尽管新制程、新技术的开发越形困难，但半导体业在未来十五年内，

相信仍会迅速的发展下去。

世界半导体业发展大趋势回目录

15年来始终稳居世界半导体公司龙头老大的Intel公司，只在2001年世界半导体市场狂

跌32%之际营收曾跟着滑落21%，随后连续4年保持增长态势。可是，当2006年世界半导

体市场增长8.5%的背景下，Intel的营收却又下降了9.5%，利纯更陡挫42%，降幅不小。

减收减益虽有种种原因，但这种情况史所少见。一叶知秋，无论如何说明今天半导体业已

是经营不易，世界半导体业发生变局。

对于今年世界半导体市场的走势，也是见仁见智，各执一是。iSuppli公司预测2007年将

增长10.6%，SIA预测增长10%，Gartner预测增长9.2%，WSTS预测增长8.5%，而德意志

证券公司预测仅增长3.6%。以美国为中心的世界经济的明显趋缓，作为拉动世界IT市场

的BRICs(巴西、俄、印、中新兴经济发展大国)的牵引力有所减弱。

半导体杀手级应用包括PC、移动电话和平板电视三大产品市场，大致只是适度增长的模样。据IDC公司调查，2006年世界PC出货量2.29亿台，2007年将增长11.3%，达2.55亿台。Gartner公司把2007年的PC出货量由2.55亿台下调到2.53亿台。尽管Microsoft公司

新推出了Vista操作系统，但由于更新成本很大(据传，在中国需2000元人民币，加上存

储扩容、显示改宽屏共需6000元)。世界各地企业需求不透明，因此，不可能再度出现像

以往推出新操作系统那般的热烈场面；销量中还包含100美元的PC，销量的增加并不能看

作销售值的成长。2006年世界PC市场的成长中，七八成都来自新兴经济大国，这一市场2007年也可能出现减速。

图1 世界PC出货量

据日本电子信息技术协会报道，在世界65亿人口中，2006年手机拥有者已达25.8亿人，

占近40%，2007年可望增长到29.4亿人，普及率进一步提高到45%。普及率和人均GDP的

大小有一定关系，目前意大利普及率最高，达120%，欧洲主要国家已接近100%，美日在70%左右，中国30%，印度近10%。

目前世界最大的手机市场在中国和印度，截止到2006年9月的1年时间里，中国新增用户5500万，印度6200万。世界手机市场2006年曾快速增长20%，达9.4亿部，2007年将陡

降到6.4%，需求量仍可达10亿部。增长速度放慢，说明市场走向成熟。3G已经启动，日

本用户已超60%。BRICs尚处普及过程，多用入门级产品，而在欧美日成熟市场，正走向高像素拍照、大容量存储和电视手机，企业用手机将转向多功能手机。面对这种情况，有人

说今天与其强调杀手级应用(Killer application)，倒不如追求杀手级功能(Killer function)。

世界平板电视2006年狂增60%，达3600万台，2007年同样可能出现减速，增长40%，达5000万台。有些国家市场正逐渐走向饱和，同时，由于普及速度加快，价格大降，导致销

售值跟不上销售量的增长，企业难于获利，是业界面临的一大问题。

牵引NAND flash的MP3的世界销售量已突破1亿个，一般而言，市场达到5000~6000万个，即已趋向饱和，而MP3正攀向1.5亿个，已可称其为NAND flash的杀手级应用产品，肯定会影响到NAND未来的发展。2006年世界NAND flash市场比上年增长10.7%，达117亿美

元。以后NAND虽有望取代硬盘而成为新型PC的存储装置，而NOR型flash更相形失色。总之，未来几年flash仅可望以7.8%的速度增长。

10年来PC用MPU的集成度增加了近10倍，超过了10亿晶体管，主流工艺正从90nm向65nm进军(图2)，从而实现了PC的小型化，高功能化和低价格化。世界MPU已完成了64位的升级，MPU已不再单纯追求高时钟频率，而转向性能的提高，因而实现了双核化。去年末Intel和AMD还都已做好了提供4核MPU的准备。在这急速的技术革新中MPU迎来了新局面。世界MPU市场2005年曾增长16%，达到341亿美元，而2006年因受单价下落等影响，转而下降了5%，达325亿美元，且预计2005~09年间的年均增长率仅为5.5%，除Microcontroller外，是各类产品中增速最低的，无怪以MPU为主打产品的Intel公司面临困局，决定裁员万人，亟需重新整合。

图2 MPU技术的发展

DRAM的应用从PC到服务器、数字家电、移动电话、汽车电子正不断扩大，成为导体市场上增长最快的产品。SIA预计，2006年世界DRAM窜升29%，达330亿美元(iSuppli公司报道，增长36%，达338亿美元)，未来几年还会以2位数(10.2%，在各半导体主要产品中仅次于DSP的12.7%)的年平均增长率前进。DRAM还是2006年半导体业中获利最多的产品之一，经营利润高达45%。把占了世界市场99%的10大DRAM生产厂商无不生意兴隆，获利多多，其中获利最高的是力晶、三星和Hynix，由于他们的继续大力投资，2007年将使其他竞争对手感到压力，同时也有产能过剩之虞。

图3 世界DRAM的容量及出货量

图4 DRAM速度的发展

DRAM的存储正不断向着大容量化发展，从512Mb向着1Gb发展，并还会继续向着2Gb、4 Gb、8 Gb前进。每种产品的出货量也有逐渐增大之势(图3)。2006年采用DDR2 DRAM的传送速度已达800Mbps，看来，DDR3即将上市(图4)。当然，产品加工工艺也将随之不断改进，2006年采用的70nm技术已占全部加工工艺的90%，而2007年55nm技术即将上升到45%，2008年55nm技术占50%多，而45nm技术会上升到近40%，70nm已仅占10%，可见进步速度之快(图5)。

图5 DRAM加工工艺的发展

其实半导体业中受困公司不止Intel一家，欧洲半导体名门Philips，以往常居世界10大半导体公司之列，不得已卖身一家投资公司，德国Infineon公司的DRAM部门因严重亏损而变身，成为受控的独立公司Qimonda，欧洲3大半导体公司2家出现问题。Motorola的Freescale也已出卖。

日本半导体厂商的生产1987年曾占世界市场半壁江山，独占50%的份额，而后一路走低，至今已只剩下20%。而且利润率不高，只在个位数，甚至负增长，不及美韩公司可在20%以上。因此，日本一直在讨论半导体业如何复苏的问题。据iSuppli预测，未来到2015年，世界半导体消费地仍以欧美为主，BRICs增长迅速，日本处于第三层面(表4)。

图6 世界半导体设备的投资

今后半导体业的竞争无疑将更趋激烈，竞争的胜负将首先反映在巨额投资的战斗方面，哪家公司经受不起，即将被无情淘汰。据SEMI报道，2006年世界半导体制造设备市场比上年大幅增长23.6%，达406亿美元，是近年少有的好年景，但今年将仅略增3.6%，达421亿美元，明年反弹至13.3%，2009年世界市场可望突破500亿美元，2005~09年的年均增长率11%，增长可谓迅速，速度超过半导体业本身，同时也说明企业的负担之重。

从近几年的投资看，日本一直是最多的，其次是韩、台各地区，当然，这反映了它们对半导体业的重视程度。Intel和三星都是投资最多的，2007年都在55亿美元左右。各类设备中，圆片加工处理设备的投资占首位，2006年激增26%，达288亿美元，组封装设备增长13%，24亿美元，测试设备增长22%，达64.5亿美元。

另一方面，当前企业竞争的核心则在规模和价格，最终是性价比，那家公司产量大、价格便宜，就能挺得住。尽管半导体业垄断程度已很高，但今后还可能进一步走向垄断。

半导体加工已深深进入纳米时代，不仅正转向65nm，而且已在着手开发45、32nm技术。使用碳纳米管材料的新器件和使用纳米加工技术的光元件正在开发之中。AV设备、PC和通信/网络正在融合，诸多数字设备进入了可以相互连接的时代。移动电话的多功能化及和PC融合，可望出现手持设备。这为半导体开拓了新的应用。

一句话，半导体业已进入成熟期，经营困难，发展趋缓都是必然的。综观世界电子工业的发展，有人发现是15年一大变。1970~85年是计算机时代，以IBM为代表从大型机、小型机到PC，获利丰厚，发展迅速，但近年已大不如前，IBM已把PC事业卖给联想；

1985~2000年是半导体时代，以Intel、三星、东芝等为代表，活力四射，盈余耀眼，期间半导体产业增长近20倍，达到2000亿美元，到2000年以前的50年间，世界半导体业的年平均增长速度为13%，而2000年以后已降到个位数，公司利润下降；2000~2015年将是电子材料的时代，电子材料成为各种数字化器材的核心，目前公司经营利润都在10%~20%之间，前景看好。

半导体发展简史

篇名半導體產業作者李鎮宇。市立三民高中。二年六班張傑浩。市立三民高中。二年六班張碩文。市立三民高中。二年六班

壹●前言自從有人類以來，已經過了上百萬年的歲月。社會的進步可以用當時人類使用的器物來代表，從遠古的石器時代、到銅器，再進步到鐵器時代。現今，以矽為原料的電子元件產值，則超過了以鋼為原料的產值，人類的歷史因而正式進入了一個新的時代，也就是矽的時代。矽所代表的正是半導體元件，包括記憶元件、微處理機、邏輯元件、光電元件與偵測器等等在內，舉凡電視、電話、電腦、電冰箱、汽車，這些半導體元件無時無刻都在為我們服務。矽是地殼中最常見的元素，許多石頭的主要成分都是二氧化矽，然而，經過數百道製程做出的積體電路，其價值可達上萬美金；把石頭變成矽晶片的過程是一項點石成金的成就，也是近代科學的奇蹟！在日本，有人把半導體比喻為工業社會的稻米，是近代社會一日不可或缺的。在國防上，惟有紮實的電子工業基礎，才有強大的國防能力，1991年的波斯灣戰爭中，美國已經把新一代電子武器發揮得淋漓盡致。從1970年代以來，美國與日本間發生多次貿易摩擦，但最後在許多項目美國都妥協了，但是為了半導體，雙方均不肯輕易讓步，最後兩國政府慎重其事地簽訂了協議，足證對此事的重視程度，這是因為半導體工業發展的成敗，關係著國家的命脈，不可不慎。在台灣，半導體工業是新竹科學園區的主要支柱，半導體公司也是最賺錢的企業，台灣如果要成為明日的科技矽島，半導體工業是我們必經的途徑。貳●正文半導體的定義與製造流程所謂的半導體，是指在某些情況下，能夠導通電流，而在某些條件下，又具有絕緣體效用的物質；而至於所謂的IC，則是指在一半導體基板上，利用氧化、蝕刻、擴散等方法，將眾多電子電路組成各式二極體、電晶體等電子元件，作在一微小面積上，以完成某一特定邏輯功能（例如：AND、OR、NAND等），進而達成預先設定好的電路功能。隨著技術的進步，在一單一晶片聚集佰萬顆以上電晶體的IC，已非難事。一般而言，一顆IC的完成，通常先後需經過電路設計、光罩製作、晶片製造、晶片封裝和測試檢查等步驟。 IC的上市，挾其輕、薄、短、小、省電、多功能、低成本等特長，席捲大半的半導體市場，成為半導體的主流產品。若按其製程技術來區分，可大略分為Bipolar 和MOS ( Metal Oxide Silicon )二大類。其中Bipolar製程技術發展較早，但集積度

全球和中国半导体产业发展历史和大事记

全球和中国半导体产业发展历史和大事记 1947年，美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管，从而开创了人类的硅文明时代。 1956年，我国提出“向科学进军”，根据国外发展电子器件的进程，提出了中国也要研究半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。请回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。在五所大学――北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学联合在北京大学开办了半导体物理专业，共同培养第一批半导体人才。培养出了第一批著名的教授：北京大学的黄昆、复旦大学的谢希德、吉林大学的高鼎三。1957年毕业的第一批研究生中有中国科学院院士王阳元（北京大学微电子所所长）、工程院院士许居衍（华晶集团中央研究院院长）和电子工业部总工程师俞忠钰（北方华虹设计公司董事长）。 1957年，北京电子管厂通过还原氧化锗，拉出了锗单晶。中国科学院应用物理研究所和二机部十局第十一所开发锗晶体管。当年，中国相继研制出锗点接触二极管和三极管（即晶体管）。 1958年，美国德州仪器公司和仙童公司各自研制发明了半导体集成电路（IC）之后，发展极为迅猛，从SSI（小规模集成电路）起步，经过MSI（中规模集成电路），发展到LSI（大规模集成电路），然后发展到现在的VLSI（超大规模集成电路）及最近的ULSI（特大规模集成电路），甚至发展到将来的GSI （甚大规模集成电路），届时单片集成电路集成度将超过10亿个元件。 1959年，天津拉制出硅（Si）单晶。 1960年，中科院在北京建立半导体研究所，同年在河北建立工业性专业化研究所――第十三所（河北半导体研究所）。 1962年，天津拉制出砷化镓单晶（GaAs），为研究制备其他化合物半导体打下了基础。 1962年，我国研究制成硅外延工艺，并开始研究采用照相制版，光刻工艺。 1963年，河北省半导体研究所制成硅平面型晶体管。 1964年，河北省半导体研究所研制出硅外延平面型晶体管。 1965年12月，河北半导体研究所召开鉴定会，鉴定了第一批半导体管，并在国内首先鉴定了DTL型（二极管――晶体管逻辑）数字逻辑电路。1966年底，在工厂范围内上海元件五厂鉴定了TTL电路产品。这些小规模双极型数字集成电路主要以与非门为主，还有与非驱动器、与门、或非门、或门、以及与或非电路等。标志着中国已经制成了自己的小规模集成电路。 1968年，组建国营东光电工厂（878厂）、上海无线电十九厂，至1970年建成投产，形成中国IC产业中的“两霸”。 1968年，上海无线电十四厂首家制成PMOS（P型金属－氧化物半导体）电路（MOSIC）。拉开了我国发展MOS电路的序幕，并在七十年代初，永川半导体研究所（现电子第24所）、上无十四厂和北京878厂相继研制成功NMOS电路。之后，又研制成CMOS电路。七十年代初，IC价高利厚，需求巨大，引起了全国建设IC生产企业的热潮，共有四十多家集成电路工厂建成，四机部所属厂有749厂（永红器材厂）、871（天光集成电路厂）、878（东光电工厂）、4433厂（风光电工厂）和4435厂

GaN基半导体材料发展历史和现状

GaN基半导体材料发展历史和现状 20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力突破了制造蓝光LED的关键技术。GaN基蓝色LED的出现，大大扩展了LED的应用领域，从此掀开了第三代半导体材料GaN基半导体照明的革命。 GaN材料具有许多Si基半导体材料所不具备的优异性能，具有禁带宽度大、高电子漂移饱和速度、导热性能好、化学稳定性高等优点,比较适合用于雷达、导弹、通信、潜艇、航空航天及石油、化工、钻探、核电站等领域的电子设备,对于抗辐射、耐高温、高频、微波、大功率器件,尤其是利用其大的禁带宽度制作的蓝色、绿色、紫外发光器件和光探测器件,具有极大地发展空间和广阔的应用市场GaN半导体材料。衬底材料的选择 [1]结构特性好，外延材料与衬底的晶体结构相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小； [2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性强； [3]化学稳定性好，在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀； [4]热学性能好，包括导热性好和热失配度小； [5]导电性好，能制成上下结构； [6]光学性能好，制作的器件所发出的光被衬底吸收小； [7]机械性能好，器件容易加工，包括减薄、抛光和切割等； [8]价格低廉； [9]大尺寸，一般要求直径不小于2英吋。 GaN器件目前存在的问题 GaN材料折射率（2.5），高于蓝宝石衬底（1.7）以及外部封装树脂（1.5） Snell定律è临界角23度有源区产生的光子在GaN 上下界面发生多次全反射，严重降低器件的光提取效率。大量不能出射的光转化为热能，提高节温，加剧晶格振动，影响内部量子效率，降低寿命。提高外量子效率的方法在p 型GaN材料或铟锡氧化物（ITO）层表面制作二维结构来提高器件的光提取效率；在蓝宝石衬底的底面制作类似透镜阵列的结构来提高底面的光提取效率；在蓝宝石衬底制作二维结构，然后生长GaN材料制作成器件。patterned sapphire substrates 研究表明，第三种方法同时具有提高内量子效率和提取效率的效果。相对于普通蓝宝石衬底，在PSS衬底上生长氮化镓外延层可以减少外延缺陷，外延层晶体质量明显提高。另外，当光从外延层进入图形衬底时，会形成反射，从而改善GaN基发光二极管出光率。

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光

半导体的发展历程

半导体的发展历程半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。材料的导电性是由“传导带”（conduction band）中含有的电子数量决定。当电子从“价带”（valence band）获得能量而跳跃至“导电带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。基本简介半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。无线-潜力大由于智能型手机消费者需求的增加，无线市场目前是半导体应用中，成长扩大速度最快的一个领域。随着智能型手机需求的增加，而朝向无线基地台的普及及网路基本设备的扩展发展。Databeans在该报告中指出，通讯应用的各部门均分成无线市场与有线市场两大类。分类为「无线」的产品包含行动电话(功能型手机，智能型手机)、无线基本设备(行动电话基地台等)、短距离无线(802.11、蓝牙，ZigBee，NFC)、及其他无线(无线电芯片等)部门。将无线市场视为单一部门来看，则该市场规模在半导体领域上，是仅次于计算机市场的第二大市场。2012年预计全球市场的销售额将比前一年增加6%，达到约755亿美金。这是约占半导体全球市场的25%市占率的水准。更进一步来看，无线市场是半导体消费整体市场中成长率最高的部门，预计接下来的五年间，成长率将大于整体市场的成长率。主要特点半导体五大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性。 ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。电子-模型图自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。载流子：运载电荷的粒子称为载流子。导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。动态平衡：在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。载流子的浓度与温度的关系：温度一定，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴

从半导体材料的发展看科学发展的普遍规律

从半导体材料的发展看科学发展的普遍规律应数11 史益帆 2110908011 在人类文明的进程中，半导体材料的发现和应用无疑是其中值得大书特书的部分。很难想象没有半导体材料的世界会是怎样不同的模样。没有电子计算机，没有便捷的通信和网络，人类文明的发展的速度也会因此放慢许多。无需置疑，半导体材料在现在和将来很长一段时间里都将是科学研究的重要命题。作为这样一种重要的材料，其发展过程同其他许多重大发现一样充满了曲折，但人类的伟大往往在于坚持，也正是这样的曲折见证了科学的精神和智慧的光芒。我将从这段科学的发展谈起，通过半导体材料的发展探索科学发展的普适规律。 “半导体”这个词最早出现在1782年，Alexander Volta在他给伦敦皇家学会会刊的一篇文章中提到“半导体”这个概念。Volta 当时做了一个实验，目的是检验一个充电的静电计在与不同物质接触时的放电情况。通过这种方法，Volta能够区别金属、绝缘体和半导体。早期对于半导体的理解当然是肤浅的，科学家只是停留在表观上，以半导体指代那些导电性介于导体和绝缘体之间的物质。当时也有很多物理学家认为没有必要在半导体上浪费时间，因为当时作为半导体主要研究材料的是Ag2S，由其获得可重复性的实验结论较难，还有人怀疑半导体是否真正存在，有人甚至宣称：研究半

导体意味着科学的自杀。我常常很敬佩那些迎难而上的科学家，尤其是那些在不被多数理解时却依然愿意在自己的科研领域默默耕耘的人。不得不承认，伟大的发现和创意往往在最初不被人看好，半导体并不是唯一遭此命运的一类物质。我们今天熟知的光纤在一开始同样不被人看好，致力于光纤研究的高锟当时还被人称作“疯子”。确实，要想让光纤达到普及，对技术和成本的要求都很高，但其最终的成功却是让世人惊艳的，高锟也最终因此获得了诺贝尔物理学奖。其实，这条规律也不只是在物理学、在科学上适用，在生活的方方面面我们都可以看到，越是走在时代前列的人就越是孤独。因此有人说，要想成为伟大的科学家，最重要的也许不是你的学识智力，而是你的精神，那种耐得住寂寞，安于自己本心而不为外物所干扰的定力。古往今来的事实皆表明，人云亦云只会始终平庸，有勇气独辟蹊径方能成就大业。对半导体有更深一步的认识是在20世纪30年代后期，伴随它的是更先进的检测方法使得对纯度、化学计量比和晶格的精确控制成为可能。这正如光学显微镜、电子显微镜的发明都对各个学科的发展都产生了深远影响一样。中国古人说：工欲善其事，必先利其器。为了使科学中的量化成为可能，精密的测量是不可缺少的。尤

半导体的发展与历史-13页word资料

半导体的历史 2.1 The life before semiconductor 在没有半导体的存在之前,我们的生活会是如何的呢? 这些非常微小的集成电路芯片虽然在我们日常生活中不易被我们发现,不过他们很明确的隐藏在我们的生活周遭: 几乎所有我们使用的电子相关产品,计算机相关组件里都有这些半导体的存在。所以如果我们生活中缺少了这些小东西，可以说是非常的不方便，经济发展也一定受到影响。在1950年代贝尔实验室研究发展出最原始的半导体之前当时的电子设备如同：收音机或是一些影像相关的电子仪器都是使用一种叫做真空管的零件在控制系统中的电子.这些使用真空管的电子仪器成为了日后在地二次世界大战中扮演了极重要的角色的雷达、微波以及导航系统的基石，也完全改变了历史的发展。.真空管也被使用在早期的计算机之中，而且就算到了最近半导体高度发展的社会之中，真空管还使有备使用在电视还high power radio frequency transmitters之中。 2.2 Innovation begins 在第二次世界大战刚结束不久的1947年三位贝尔实验室的科学家的研究使得世界上第一个bipolar transistors 问世, 带领了人类迈向电子仪器还有产品的新纪元。这三位科学家分别是: Jack S.Kilby, William Shockley and Robert

Noyce. Jack S.Kilby 生于1923年于美国Kansas洲,他的父亲是一位amateur radio operator 也因为他父亲的工作性质使得年轻的jack 对于电子相关的领域产生了浓厚的兴趣. 之后随着他的兴趣发展，他就读于University of Illinois并且在1947年毕业,之后在1958年进入了德州仪器工作。当他在德州仪器就义的期间他解决了一个叫做“tyranny of numbers”的问题，他利用一小块germanium 并在接上示波器, 按了一个开关,结果示波器上面显示了连续的sin的波, 这证明了他的集成电路是确实在运作的，也同时表示他解决了这个问题。他的第一项专利是“Solid Circuit made of Germanium”。顺代一题众所皆知的可携带式的电子计算器还有thermal printer都是他60几项的专利之一。. 在1970到1980年代中叶 Jack 在Texas A&M University的电机工程系教书,。不久之后他就离开了德州仪器. 他在2000年的时候荣获了科学界最高的荣耀---诺贝尔对于他所发明的集成电路。五年之后这位伟大的科学家因为癌正而逝世于2005 年。 William Shockley 生于1910年的伦敦，他虽然在英国出生可是他的父母都是美国人，之后他大部分的童年都在美国California渡过; 他在1936年在麻省理工学院获得了他的博士学位。在他获得了博士学位之后他就近入了贝尔实验

半导体材料的发展历史

半导体材料的发展历史 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

半导体材料的发展历史 1833年，英国法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久， 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。 1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。前言自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可以用当时人类使用的器物来代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的电子元件产值，则超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。硅是地壳中最常见的元素，许多石头的主要成分都是二氧化硅，然而，经过数百道制程做出的积体电路，其价值可达上万美金；把石头变成硅晶片的过程是一项点石成金的成就，也是近代科学的奇迹！在日本，有人把半导体比喻为工业社会的稻米，是近代社会一日不可或缺的。在国防上，惟有扎实的电子工业基础，才有强大的国防能力，1991年的波斯湾战争中，美国已经把新一代电子武器发挥得淋漓尽致。从1970年代以来，美国与日本间发生多次贸易摩擦，但最后在许多项目美国都妥协了，但是为了半导体，双方均不肯轻易让步，最后两国政府慎重其事地签订了协议，足证对此事的重视程度，这是因为半导体工业发展的成败，关系着国家的命脉，不可不慎。在台湾，半导体工业是新竹科学园区的主要支柱，半导体公司也是最赚钱的企业，台湾如果要成为明日的科技硅岛，半导体工业是我们必经的途径。半导体的起源在二十世纪的近代科学，特别是量子力学发展知道金属材料拥有良好的导电与导热特性，而陶瓷材料则否，性质出来之前，人们对于四周物体的认识仍然属于较为巨观的了解，那时已经介于这两者之间的，就是半导体材料。英国科学家法拉第(Michael Faraday，1791~1867)，在电磁学方面拥有许多贡献，但较不为人所知的，则是他在1833年发现的其中一种半导体材料：硫化银，因为它的电阻随着温度上升而降低，当时只觉得这件事有些奇特，并没有激起太大的火花；然而，今天我们已经知道，对于导体来说，随着温度的提升，晶格震动越厉害，使得电阻增加；但对半导体而言，温度上升使自由载子的浓度增加，反而有助于导电，这也是半导体一个非常重要的物理性质。 1874年，德国的布劳恩(Ferdinand Braun，1850~1918)，注意到硫化物的电导率与所加电压的方向有关，这就是半导体的整流作用。但直到1906年，美国电机发明家匹卡，1877~1956)，才发明了第一个固态电子元件：无线电波侦测器(cat’s whisker)，它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能，来侦测无线电波。在整流理论方面，德国的萧特基(Walter Schottky，1886~1976)在1939年，于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文，做了许多推论，他认为金属与半导体间有能障(potential barrier)的存在，其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。至于现在为大家所接受的整流理论，则是1942年由索末菲(Arnold Sommerfeld，1868~1951)的学生贝特(Hans Bethe，1906~ )所发展出来，他提出的就是热电子发射理论(thermionic emission)，这些具有较高能量的电子，

半导体材料发展史

1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久， 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。 1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。前言自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可以用当时人类使用的器物来代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的电子元件产值，则超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。硅是地壳中最常见的元素，许多石头的主要成分都是二氧化硅，然而，经过数百道制程做出的积体电路，其价值可达上万美金；把石头变成硅晶片的过程是一项点石成金的成就，也是近代科学的奇蹟！在日本，有人把半导体比喻为工业社会的稻米，是近代社会一日不可或缺的。在国防上，惟有扎实的电子工业基础，才有强大的国防能力，1991年的波斯湾战争中，美国已经把新一代电子武器发挥得淋漓尽致。从1970年代以来，美国与日本间发生多次贸易摩擦，但最后在许多项目美国都妥协了，但是为了半导体，双方均不肯轻易让步，最后两国政府慎重其事地签订了协议，足证对此事的重视程度，这是因为半导体工业发展的成败，关系着国家的命脉，不可不慎。在台湾，半导体工业是新竹科学园区的主要支柱，半导体公司也是最赚钱的企业，台湾如果要成为明日的科技硅岛，半导体工业是我们必经的途径。

院士讲材料——半导体材料的发展现状与趋势汇总

主持人：观众朋友，欢迎您来到CETV学术报告厅，最近美国的一家公司生产出一千兆的芯片，它是超微技术发展史上的一个分水岭，个人电脑业的发展，也将步入一个新的历史阶段，对整个信息业来说，它的意义不亚于飞行速度突破音速的极限，当然整个技术上的突破，也要依赖于以硅材料为基础的大规模集成电路的进一步微型化，50年代以来，随着半导体材料的发现与晶体管的发明，以硅为主的半导体材料，成为整个信息社会的支柱，成为微电子、光电子等高技术产业的核心与基础，这个情况，将会持续到下个世纪的中叶，当然，面对更大信息量的需求，硅电子技术也有它的极限，将会出现新的、替补性的半导体材料。关于半导体材料的发展现状与发展趋势，请您收看中国科学院王占国院士的学术报告。王占国：材料已经成为人类历史发展的里程碑，从本世纪的中期开始，硅材料的发现和硅晶体管的发明以及五十年代初期的以硅为基的集成电路的发展，导致了电子工业大革命。今天，因特网、计算机的到户，这与微电子技术的发展是密不可分的，也就是说以硅为基础的微电子技术的发展，彻底地改变了世界的政治、经济的格局，也改变着整个世界军事对抗的形式，同时也深刻影响着人们的生活方式。今天如果没有了计算机，没有了网络，没有了通信，世界会是什么样子，那是可想而知的。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。 70年代超晶格概念的提出，新的生长设备，像分子束外延和金属有机化合物化学汽相淀积等技术的发展，以及超晶格、量子阱材料的研制成功，使半导体材料和器件的设计思想发生了彻底的改变。就硅基材料的器件和电路而言，它是靠P型与N型掺杂和PN结技术来制备二极管、晶体管和集成电路的。然而基于超晶格、量子阱材料的器件和电路的性质，则不依赖于杂质行为，而是由能带工程设计决定的。也就是说，材料和器件的光学与电学性质，可以通过能带的设计来实现。设计思想从杂质工程发展到能带工程，以及建立在超晶格、量子阱等半导体微结构材料基础上的新型量子器件，极有可能引发新的技术革命。从微电子技术短短50年的发展历史来看，半导体材料的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。现在，我来讲一讲几种重要的半导体材料的发展现状与趋势。我们首先来介绍硅单晶材料。硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。根据预测，到2000年底，它的规模将达到60多亿平方英寸，整个硅单晶材料的产量将达到1万吨以上。目前，8英寸的硅片，已大规模地应用于集成电路的生产。到2000年底，或者稍晚一点，这个预计可能会与现在的情况稍微有点不同，有可能完成由8英寸到12英寸的过渡。预计到2007年前后，18英寸的硅片将投入生产。我们知道，直径18英寸相当于45厘米，一个长1米的晶锭就有几百公斤重。那么随着硅单晶材料的进一步发展，是不是存在着一些问题亟待解决呢？我们知道硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

中国半导体产业发展历史大事记

中国半导体产业发展历史大事记 1947年，美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管，从而开创了人类的硅文明时代。1956年，我国提出“向科学进军”，根据国外发展电子器件的进程，提出了中国也要研究半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。请回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。在五所大学――北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学联合在北京大学开办了半导体物理专业，共同培养第一批半导体人才。培养出了第一批著名的教授：北京大学的黄昆、复旦大学的谢希德、吉林大学的高鼎三。 1957年毕业的第一批研究生中有中国科学院院士王阳元（北京大学微电子所所长）、工程院院士许居衍（华晶集团中央研究院院长）和电子工业部总工程师俞忠钰（北方华虹设计公司董事长）。 1957年，北京电子管厂通过还原氧化锗，拉出了锗单晶。中国科学院应用物理研究所和二机部十局第十一所开发锗晶体管。当年，中国相继研制出锗点接触二极管和三极管（即晶体管）。 1958年，美国德州仪器公司和仙童公司各自研制发明了半导体集成电路（IC）之后，发展极为迅猛，从SSI（小规模集成电路）起步，经过MSI（中规模集成电路），发展到LSI（大规模集成电路），然后发展到现在的VLSI（超大规模集成电路）及最近的ULSI（特大规模集成电路），甚至发展到将来的GSI（甚大规模集成电路），届时单片集成电路集成度将超过10亿个元件。 1959年，天津拉制出硅（Si）单晶。 1960年，中科院在北京建立半导体研究所，同年在河北建立工业性专业化研究所――第十三所（河北半导体研究所）。 1962年，天津拉制出砷化镓单晶（GaAs），为研究制备其他化合物半导体打下了基础。1962年，我国研究制成硅外延工艺，并开始研究采用照相制版，光刻工艺。 1963年，河北省半导体研究所制成硅平面型晶体管。 1964年，河北省半导体研究所研制出硅外延平面型晶体管。 1965年12月，河北半导体研究所召开鉴定会，鉴定了第一批半导体管，并在国内首先鉴定了DTL型（二极管――晶体管逻辑）数字逻辑电路。1966年底，在工厂范围内上海元件五厂鉴定了TTL电路产品。这些小规模双极型数字集成电路主要以与非门为主，还有与非驱动器、与门、或非门、或门、以及与或非电路等。标志着中国已经制成了自己的小规模集成电路。 1968年，组建国营东光电工厂（878厂）、上海无线电十九厂，至1970年建成投产，形成中国IC产业中的“两霸”。 1968年，上海无线电十四厂首家制成PMOS（P型金属－氧化物半导体）电路（MOSIC）。拉开了我国发展MOS电路的序幕，并在七十年代初，永川半导体研究所（现电子第24所）、上无十四厂和北京878厂相继研制成功NMOS电路。之后，又研制成CMOS电路。七十年代初，IC价高利厚，需求巨大，引起了全国建设IC生产企业的热潮，共有四十多家集成电路工厂建成，四机部所属厂有749厂（永红器材厂）、871（天光集成电路厂）、878（东光电工厂）、4433厂（风光电工厂）和4435厂（韶光电工厂）等。各省市所建厂主要有：上海元件五厂、上无七厂、上无十四厂、上无十九厂、苏州半导体厂、常州半导体厂、北京半导体器件二厂、三厂、五厂、六厂、天津半导体（一）厂、航天部西安691厂等等。

半导体技术发展史

中文摘要: 自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可以用当时人类使用的器物来代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的电子元件产值，则超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。关键字：半导体起源，半超导材料，硅材料，半导体器件，临界参量，半超导技术，半超导技术应用，半导体发展趋势。

Abstract Since there are human beings, have over millions of years. The progress of the society can be used when humans use objects to represent, bronze from the ancient stone age, the iron age, progress to. Nowadays, electronic components production using silicon as raw material, more than to steel as the raw material production, human history and thus entered a new era, also is the era of silicon. Silicon is representative of the semiconductor components, including memory element, microprocessor, logic components, optoelectronic devices and sensors and so forth, such as television, telephone, computer, refrigerator, car, the semiconductor elements in every hour and moment for our service Keyword Semiconductor origin, semi superconducting materials, silicon materials, element semiconductor devices, critical parameters, semi superconducting technology, semi superconducting technology, semiconductor development trend

半导体材料的发展简史

半导体材料的发展简史半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体工业的发展具有极大的影响。如果按化学成分及内部结构，半导体材料大致可以分为以下几类：一是元素半导体材料，包括锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)、硼(B)等。20世纪50年代，锗在半导体工业中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到20世纪60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。因此，硅已成为应用最多的一种半导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。二是化合物半导体，它是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多，重要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。其中砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。由于砷化镓是一种直接带隙的半导体材料，并且具有禁带宽度宽、电子迁移率高的优点，因而砷化镓材料不仅可直接研制光电子器件，如发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、红外探测器和高效太阳能电池等，而且在微电子方面，以半绝缘砷化镓(Si-GaAs)为基体，用直接离子注入自对准平面工艺研制的砷化镓高速数字电路、微波单片电路、光电集成电路、低噪声及大功率场效应晶体管，具有速度快、频率高、低功耗和抗辐射等特点。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。氮化镓材料是近十年才成为研究热点，它是一种宽禁带半导体材料（Eg＝3.4eV），具有纤锌矿结构的氮化镓属于直接跃迁型

半导体发展简史

半导体发展简史.txt如果背叛是一种勇气，那么接受背叛则需要更大的勇气。爱情是块砖，婚姻是座山。砖不在多，有一块就灵；山不在高，守一生就行。本文由看看搜搜学学贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。半導體產業篇名半導體產業作者李鎮宇。市立三民高中。二年六班張傑浩。市立三民高中。二年六班張碩文。市立三民高中。二年六班 1/7 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version https://www.360docs.net/doc/c14981975.html, 半導體產業壹●前言自從有人類以來，已經過了上百萬年的歲月。社會的進步可以用當時人類使用的器物來代表，從遠古的石器時代、到銅器，再進步到鐵器時代。現今，以矽為原料的電子元件產值，則超過了以鋼為原料的產值，人類的歷史因而正式進入了一個新的時代，也就是矽的時代。矽所代表的正是半導體元件，包括記憶元件、微處理機、邏輯元件、光電元件與偵測器等等在內，舉凡電視、電話、電腦、電冰箱、汽車，這些半導體元件無時無刻都在為我們服務。矽是地殼中最常見的元素，許多石頭的主要成分都是二氧化矽，然而，經過數百道製程做出的積體電路，其價值可達上萬美金；把石頭變成矽晶片的過程是一項點石成金的成就，也是近代科學的奇蹟！在日本，有人把半導體比喻為工業社會的稻米，是近代社會一日不可或缺的。在國防上，惟有紮實的電子工業基礎，才有強大的國防能力，1991 年的波斯灣戰爭中，美國已經把新一代電子武器發揮得淋漓盡致。從 1970 年代以來，美國與日本間發生多次貿易摩擦，但最後在許多項目美國都妥協了，但是為了半導體，雙方均不肯輕易讓步，最後兩國政府慎重其事地簽訂了協議，足證對此事的重視程度，這是因為半導體工業發展的成敗，關係著國家的命脈，不可不慎。在台灣，半導體工業是新竹科學園區的主要支柱，半導體公司也是最賺錢的企業，台灣如果要成為明日的科技矽島，半導體工業是我們必經的途徑。貳●正文半導體的定義與製造流程所謂的半導體，是指在某些情況下，能夠導通電流，而在某些條件下，又具有絕緣體效用的物質；而至於所謂的 IC，則是指在一半導體基板上，利用氧化、蝕刻、擴散等方法，將眾多電子電路組成各式二極體、電晶體等電子元件，作在一微小面積上，以完成某一特定邏輯功能（例如：AND、OR、NAND 等），進而達成預先設定好的電路功能。隨著技術的進步，在一單一晶片聚集佰萬顆以上電晶體的IC，已非難事。一般而言，一顆 IC 的完成，通常先後需經過電路設計、光罩製作、晶片製造、晶片封裝和測試檢查等步驟。 IC 的上市，挾其輕、薄、短、小、省電、多功能、低成本等特長，席捲大半的半導體市場，成為半導體的主流產品。若按其製程技術來區分，可大略分為 Bipolar 和 MOS ( Metal Oxide Silicon )二大類。其中 Bipolar 製程技術發展較早，但集積度 2/7 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version https://www.360docs.net/doc/c14981975.html, 半導體產業較低且較耗電，除少數特定用途需較快工作速度和耐較高電壓的場合外；MOS 製程的產品已攻佔了絕大多數的應用市場。二、半導體的起源與電晶體的發明在二十世紀的近代科學，特別是量子力學發展知道金屬材料擁有良好的導電與導熱特性，而陶瓷材料則否，性質出來之前，人們對於四周物體的認識仍然屬於較為巨觀的瞭解，那時已經介於這兩者之間的，就是半導體材料。英國科學家法拉第(Michael Faraday， 1791~1867)，在電磁學方面擁有許多貢獻，但較不為人所知的，則是他在 1833 年發現的其中一種半導體材料：