化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積（英語(yǔ)：chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱CVD）是一種用來(lái)產(chǎn)生純度高、性能好的固態(tài)材料的化學(xué)技術(shù)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)使用此技術(shù)來(lái)成長(zhǎng)薄膜。典型的CVD工藝是將晶圓（基底）暴露在一種或多種不同的前趨物下，在基底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或/及化學(xué)分解來(lái)產(chǎn)生欲沉積的薄膜。反應(yīng)過(guò)程中通常也會(huì)伴隨地產(chǎn)生不同的副產(chǎn)品，但大多會(huì)隨著氣流被帶走，而不會(huì)留在反應(yīng)腔（reaction chamber）中。微制程大都使用CVD技術(shù)來(lái)沉積不同形式的材料，包括單晶、多晶、非晶及外延材料。這些材料有硅、碳纖維、碳納米纖維、納米線、納米碳管、SiO2、硅鍺、鎢、硅碳、氮化硅、氮氧化硅及各種不同的high-k介質(zhì)等材料。CVD制程也常用來(lái)生成合成鉆石。
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物理氣相沉積物理氣相沉積（英語(yǔ)：Physical vapor deposition，PVD）是一種工業(yè)制造上的工藝，是主要利用物理過(guò)程來(lái)沉積薄膜的技術(shù)，即真空鍍膜(蒸鍍)，多用在切削工具與各種模具的表面處理，以及半導(dǎo)體裝置的制作工藝上。和化學(xué)氣相沉積相比，物理氣相沉積適用范圍廣泛，幾乎所有材料的薄膜都可以用物理氣相沉積來(lái)制備，但是薄膜厚度的均勻性是物理氣相沉積中的一個(gè)問(wèn)題。主要的物理氣相沉積的方法有：● 熱蒸鍍● 濺鍍● 脈沖激光沉積
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刻蝕刻蝕（英語(yǔ)：etching）是半導(dǎo)體器件制造中利用化學(xué)途徑選擇性地移除沉積層特定部分的工藝?？涛g對(duì)于器件的電學(xué)性能十分重要。如果刻蝕過(guò)程中出現(xiàn)失誤，將造成難以恢復(fù)的硅片報(bào)廢，因此必須進(jìn)行嚴(yán)格的工藝流程控制。半導(dǎo)體器件的每一層都會(huì)經(jīng)歷多個(gè)刻蝕步驟。[1] 刻蝕一般分為電子束刻蝕和光刻，光刻對(duì)材料的平整度要求很高，因此，需要很高的清潔度。 但是，對(duì)于電子束刻蝕，由于電子的波長(zhǎng)極短，因此分辨率與光刻相比要好的多。 因?yàn)椴恍枰谀０?，因此?duì)平整度的要求不高，但是電子束刻蝕很慢，而且設(shè)備昂貴。對(duì)于大多數(shù)刻蝕步驟，晶圓上層的部分位置都會(huì)通過(guò)“罩”予以保護(hù)，這種罩不能被刻蝕，這樣就能對(duì)層上的特定部分進(jìn)行選擇性地移除。在有的情況中，罩的材料為光阻性的，這和光刻中利用的原理類似。而在其他情況中，刻蝕罩需要耐受某些化學(xué)物質(zhì)，氮化硅就可以用來(lái)制造這樣的“罩”。
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半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)發(fā)射。后來(lái)經(jīng)過(guò)改良，開(kāi)發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管（Laser diode）等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器（激光筆），是目前生產(chǎn)量最大的激光器。在基本構(gòu)造上，它屬于半導(dǎo)體的P-N接面，但激光二極管是以金屬包層從兩邊夾住發(fā)光層（活性層），是“雙異質(zhì)接合構(gòu)造”。而且在激光二極管中，將界面作為發(fā)射鏡（共振腔）使用。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等。此外在多重量子井型中，也使用Ga·Al·As等。由于具有條狀結(jié)構(gòu)，即使是微小電流也會(huì)增加活性區(qū)域的居量反轉(zhuǎn)密度，優(yōu)點(diǎn)是激發(fā)容易呈現(xiàn)單一形式，而且，其壽命可達(dá)10~100萬(wàn)小時(shí)。激光二極體的優(yōu)點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕且價(jià)格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也達(dá)到數(shù)%~25%，總而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的連續(xù)輸出波長(zhǎng)涵蓋了紅外到可見(jiàn)光范圍，而光脈沖輸出達(dá)50W（帶寬100ns）等級(jí)的產(chǎn)品也已商業(yè)化，作為激光雷達(dá)或激發(fā)光源可說(shuō)是非常容易使用的激光的例子。
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能帶結(jié)構(gòu)在固體物理學(xué)中，固體的能帶結(jié)構(gòu) （又稱電子能帶結(jié)構(gòu)）描述了禁止或允許電子所帶有的能量，這是周期性晶格中的量子動(dòng)力學(xué)電子波衍射引起的。材料的能帶結(jié)構(gòu)決定了多種特性，特別是它的電子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。為何有能帶單個(gè)自由原子的電子占據(jù)了原子軌道，形成一個(gè)分立的能級(jí)結(jié)構(gòu)。如果幾個(gè)原子集合成分子，他們的原子軌道發(fā)生類似于耦合振蕩的分離。這會(huì)產(chǎn)生與原子數(shù)量成比例的分子軌道。當(dāng)大量（數(shù)量級(jí)為{\displaystyle 10^{20}}或更多）的原子集合成固體時(shí)，軌道數(shù)量急劇增多，軌道相互間的能量的差別變的非常小。但是，無(wú)論多少原子聚集在一起，軌道的能量都不是連續(xù)的。這些能級(jí)如此之多甚至無(wú)法區(qū)分。首先，固體中能級(jí)的分離與電子和聲原子振動(dòng)持續(xù)的交換能相比擬。其次，由于相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔，它接近于由于不確定性原理引起的能量的不確定度。物理學(xué)中流行的方法是從不帶電的電子和原子核出發(fā)，因?yàn)樗鼈兪亲杂傻钠矫娌ǎ梢跃哂腥我饽芰浚⒃趲щ姾笏p。這導(dǎo)致了布拉格反射和帶結(jié)構(gòu)。
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空穴空穴又稱電洞（Electron hole），在固體物理學(xué)中指共價(jià)鍵上流失一個(gè)電子，最后在共價(jià)鍵上留下空位的現(xiàn)象。一個(gè)呈電中性的原子，其正電的質(zhì)子和負(fù)電的電子的數(shù)量是相等的?，F(xiàn)在由于少了一個(gè)負(fù)電的電子，所以那里就會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)正電性的空位——空穴。當(dāng)有外面一個(gè)電子進(jìn)來(lái)掉進(jìn)了空穴，就會(huì)發(fā)出電磁波——光子?？昭ú皇钦娮?，電子與正電子相遇湮滅時(shí)，所發(fā)出來(lái)的光子是非常高能的。那是兩粒子的質(zhì)量所完全轉(zhuǎn)化出來(lái)的電磁波（通常會(huì)轉(zhuǎn)出一對(duì)光子）。而電子掉入空穴所發(fā)出來(lái)的光子，其能量通常只有幾個(gè)電子伏特。半導(dǎo)體由于禁帶較窄，電子只需不多的能量就能從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，從而在價(jià)帶中留下空穴。周圍電子可以填補(bǔ)這個(gè)空穴，同時(shí)在原位置產(chǎn)生一個(gè)新的空穴，因此實(shí)際上的電子運(yùn)動(dòng)看起來(lái)就如同是空穴在移動(dòng)。在半導(dǎo)體的制備中，要在4價(jià)的本征半導(dǎo)體（純硅、鍺等的晶體）的基礎(chǔ)上摻雜。若摻入3價(jià)元素雜質(zhì)（如硼、鎵、銦、鋁等），則可產(chǎn)生大量空穴，獲得P型半導(dǎo)體，又稱空穴型半導(dǎo)體?？昭ㄊ荘型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子。
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電子電子是一種帶有負(fù)電的次原子粒子。電子屬于輕子類，以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。輕子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子之一，無(wú)法被分解為更小的粒子。電子帶有1/2自旋，是一種費(fèi)米子。因此，根據(jù)泡利不相容原理，任何兩個(gè)電子都不能處于同樣的狀態(tài)。電子的反粒子是正電子，其質(zhì)量、自旋、帶電量大小都與電子相同，但是電量正負(fù)性與電子相反。電子與正電子會(huì)因碰撞而互相湮滅，在這過(guò)程中，生成一對(duì)以上的光子。由電子與中子、質(zhì)子所組成的原子，是物質(zhì)的基本單位。相對(duì)于中子和質(zhì)子所組成的原子核，電子的質(zhì)量顯得極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的1836倍。當(dāng)原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)不等時(shí)，原子會(huì)帶電；稱該帶電原子為離子。當(dāng)原子得到額外的電子時(shí)，它帶有負(fù)電，叫陰離子，失去電子時(shí)，它帶有正電，叫陽(yáng)離子。若物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導(dǎo)致正負(fù)電量不平衡時(shí)，稱該物體帶靜電。當(dāng)正負(fù)電量平衡時(shí)，稱物體的電性為電中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統(tǒng)能夠?qū)⒋善峄蚓郯滨テ幔鶆虻貒姙⒂谖锲繁砻?。電子與質(zhì)子之間的吸引性庫(kù)侖力，使得電子被束縛于原子，稱此電子為束縛電子。兩個(gè)以上的原子，會(huì)交換或分享它們的束縛電子，這是化學(xué)鍵的主要成因。當(dāng)電子脫離原子核的束縛，能夠自由移動(dòng)時(shí)，則改稱此電子為自由電子。許多自由電子一起移動(dòng)所產(chǎn)生的凈流動(dòng)現(xiàn)象稱為電流。在許多物理現(xiàn)象里，像電傳導(dǎo)、磁性或熱傳導(dǎo)，電子都扮演了機(jī)要的角色。移...
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載流子在物理學(xué)中，載流子（charge carrier），或簡(jiǎn)稱載子（carrier），指可以自由移動(dòng)的帶有電荷的物質(zhì)微粒，如電子和離子。在半導(dǎo)體物理學(xué)中，電子流失導(dǎo)致共價(jià)鍵上留下的空位（空穴）被視為載流子。在電解質(zhì)溶液中，載流子是已溶解的陽(yáng)離子和陰離子。類似地，游離液體中的陽(yáng)離子和陰離子在液體和熔融態(tài)固體電解質(zhì)中也是載流子?；魻枺ｔ敺ň褪且粋€(gè)熔融電解的例子。在等離子體，如電弧中，電離氣體和汽化的電極材料中的電子和陽(yáng)離子是載流子。電極汽化在真空中也可以發(fā)生，但技術(shù)上電弧在真空中不能發(fā)生，而是發(fā)生在低壓電氣中；在真空中，如真空電弧或真空管中，自由電子是載流子；在金屬中，金屬晶格中形成費(fèi)米氣體的電子是載流子。半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子在半導(dǎo)體中，電子和空穴作為載流子。數(shù)目較多的載流子稱為多數(shù)載流子；在N型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是電子，而在P型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是空穴。數(shù)目較少的載流子稱為少數(shù)載流子；在N型半導(dǎo)體中少數(shù)載流子是空穴，而在P型半導(dǎo)體中少數(shù)載流子是電子。少數(shù)載流子在雙極性晶體管和太陽(yáng)能電池中起重要作用。不過(guò)，此種載流子在場(chǎng)效應(yīng)管（FET）中的作用是有些復(fù)雜的：例如，MOSFET兼有P型和N型。晶體管酌涉及到源漏區(qū)，但這些少數(shù)載流子橫穿多數(shù)載流子體。不過(guò)在傳送區(qū)內(nèi)，橫穿的載流子比其相反類型載流子的數(shù)目多得多（實(shí)際上，相反類型的載流子會(huì)被外加電場(chǎng)移除而形成耗盡層），因此按慣例...
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PN結(jié)一塊半導(dǎo)體晶體一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，中間二者相連的接觸面稱為PN結(jié)（英語(yǔ)：pn junction）。PN結(jié)是電子技術(shù)中許多元件，例如半導(dǎo)體二極管、雙極性晶體管的物質(zhì)基礎(chǔ)。N型半導(dǎo)體摻入少量雜質(zhì)磷元素（或銻元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導(dǎo)體原子（如硅原子）被雜質(zhì)原子取代，磷原子外層的五個(gè)外層電子的其中四個(gè)與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，多出的一個(gè)電子幾乎不受束縛，較為容易地成為自由電子。于是，N型半導(dǎo)體就成為了含自由電子濃度較高的半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性主要是因?yàn)樽杂呻娮訉?dǎo)電。P型半導(dǎo)體摻入少量雜質(zhì)硼元素（或銦元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導(dǎo)體原子（如硅原子）被雜質(zhì)原子取代，硼原子外層的三個(gè)外層電子與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“空穴”，這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來(lái)“填充”，使得硼原子成為帶負(fù)電的離子。這樣，這類半導(dǎo)體由于含有較高濃度的“空穴”（“相當(dāng)于”正電荷），成為能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)。PN結(jié)的形成采用一些特殊的工藝，可以將上述的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密地結(jié)合在一起。在二者的接觸面的位置形成一個(gè)PN結(jié)。P型、N型半導(dǎo)體由于分別含有較高濃度的“空穴”和自由電子，存在濃度梯度，所以二者之間將產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。即：● 自由電子由N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體的方向擴(kuò)散● 空穴由P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體的方向擴(kuò)散載流子經(jīng)過(guò)擴(kuò)散的過(guò)程后，擴(kuò)散...
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晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)是指晶體的周期性結(jié)構(gòu)。固體材料可以分為晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體三大類，其中，晶體內(nèi)部原子的排列具有周期性，外部具有規(guī)則外形，比如鉆石。Hauy最早提出晶體的規(guī)則外型是因?yàn)榫w內(nèi)部原子分子呈規(guī)則排列，比如鉆石所具有的完美外形和優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)就可以歸結(jié)為其內(nèi)部原子的規(guī)則排列。20世紀(jì)初期，勞厄發(fā)明X射線衍射法，從此人們可以使用X射線來(lái)研究晶體內(nèi)部的原子排列，其研究結(jié)果進(jìn)而證實(shí)了Hauy的判斷。晶體內(nèi)部原子排列的具體形式一般稱之為晶格，不同的晶體內(nèi)部原子排列稱為具有不同的晶格結(jié)構(gòu)。各種晶格結(jié)構(gòu)又可以歸納為七大晶系，各種晶系分別與十四種空間格（稱作布拉維晶格）相對(duì)應(yīng)，在宏觀上又可以歸結(jié)為三十二種空間點(diǎn)群，在微觀上可進(jìn)一步細(xì)分為230個(gè)空間群。對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的研究是研究固體材料的宏觀性質(zhì)及各種微觀過(guò)程的基礎(chǔ)。專門研究分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的科學(xué)稱為晶體學(xué)，經(jīng)常應(yīng)用在化學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)。
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