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晶体管相关知识 e世博官方网站晶体管制造过程讲解

 

  所谓半导体,是指导体与绝缘体之间的一种导电性。但事实上,我们所需要的半导体并不是简单的半导电体。与绝缘体中混入导电材料的半材料一样,它不能用作晶体管。半导体用于制造晶体管和集成电路,主要是碳元素。例如,硅和锗。硅和锗是制造半导体的最重要的材料之一。此外,砷化镓、磷化镓、硫化镉、硫化锌和一些金属化合物都是半导体。但应用最广泛的是硅半导体。以硅半导体为例,讨论了晶体管的原理和制造工艺。


 

 

 

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  碳元素在元素周期表中属于第四个主要元素,外层最外层有四个电子。e世博官方网站根据这项研究,原子的最外层电子数最多可达8个。当最外层电子数为8时,原子达到最稳定状态。元素周期表中的第八个主要元素是8,所以第八个主要元素的元素都是隋元素。如果外部电子数小于4,原子更容易失去电子以达到稳定的结构。电子越少,失去最外层的电子就越容易。

 

 

 

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  如果原子的外电子数大于5,原子很容易得到稳定的结构。而最外层的电子(5-7),电子到达稳定结构的越多。碳团簇是最特殊的元素之一,其外电子数为4。在这两个原子之间,八个电子的结构被分成两个原子。这种结构,我们称之为普通电子对。这也是一个相对稳定的结构。

 

 

 

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  硅是最重要的半导体材料。我们通常使用的晶体管和各种集成电路基本上是由硅制成的。CPU也不例外。硅是世界上最丰富的元素之一。它在地球地壳中的含量是26.30%,仅次于氧(48.60%,48.06%),第二。通常我们看到水泥、土壤、沙子、石头、石英等都是硅化合物。

 

 

 

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  虽然硅化合物的脚底下,它是用来冶炼单晶硅,但它不是冶炼土。原因很简单,一方面,我们需要的单晶硅的数量不是很大,我们不需要用地球上的泥土来冶炼。另一方面,土壤中含有许多其它杂质,用土壤冶炼单晶硅是一个复杂的过程,而且很难提纯。因此,一般工业用石英砂和石英冶炼单晶硅。我们通常在河上看到的白色半透明的石头是石英,石英的主要成分是硅石。

 

 

 

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  硅的熔炼可分为精炼和精炼。粗熔炼的方法是还原法。石英砂,石油焦和煤沥青主要是熔炼炉用高功率电炉。反应方程式:SiO2 + 2C,Si + 2co =、石油焦和煤的主要碳源。这里不介绍具体的冶炼方法,有兴趣的朋友可以参考相关文章。

 

 

 

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  硅精炼:还原法生产的硅通常纯度不高,只能在一般工业硅中使用。为了使硅在电子级达到高纯度硅,需要进一步提纯。目前主要的集成电路硅单晶的化学方法,如西门子(三氯氢硅还原法),这是一个主要的方法。这种方法是盐酸(HCl)的反应与磨粗硅在高温下生成的sihci3,然后形成sihci3化学净化,最后达到电子级多晶硅。硅的提纯原理不是很复杂,但由于电子级硅纯度很高,目前晶体纯度为99~99 99999999999%。因此,硅的整个提纯过程是非常复杂的。

 

 

 

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  经过化学法提纯后,硅的纯度得到了解决,但这不是单晶硅。要使硅(多晶硅和非晶硅)变成单晶硅,我们需要一些特殊的方法。目前,使用的方法是CZ、FZ和外延。篇幅有限,我不会在这里介绍。

 

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