硅/鍺原子的間距比普通硅原子的更寬。在沉積的過程中,硅原子伸展到與SI/Ge原子對齊,使硅層染色。電學效應可以降低硅的電阻,可以使電子移動的速度快了70%。這種結構為MOS晶體管帶來了性能優勢(見后面章節繼續介紹)。
鐵電材料
在不斷尋找更快、更可靠的記憶結構的過程中,鐵電體已經成為一種可行的選擇。一個存儲單元必須存儲兩種狀態(開/關、高/低、0/1)之一時,能夠快速響應(讀寫),并且能夠可靠地改變狀態。鐵電材料例如PbZr1-xTxO3(PZT)和SrBi2ta2O9(SBT)等電容器材料,就是具有這些性質的常見材料。它們被集成到SiCMOS(見后面章節中詳細介紹)存儲電路中,因此被稱為鐵電隨機存取存儲器(feram)。
金剛石半導體
摩爾定律不可能永遠適用。一個終點是晶體管的部件變得如此微小,在長時間工作時,控制晶體管的物理原理就無法發揮作用了。另一個限制是散熱問題。更大更密集的芯片運行時會產生熱。不幸的是,高熱量會降低電氣性能,并可能導致芯片失效。鉆石是一種晶體材料,它散發熱量的速度比硅快得多。盡管有這些優越的方面,金剛石作為半導體晶片仍然面臨著成本、一致性和尋找大型鉆石供應的問題。然而,一些新的研究是利用氣相沉積法制造低成本更低的人造鉆石。同時,對金剛石摻雜成n型和p型的一些研究,將金剛石材料實現半導體的可能性變為現實。這種材料正在實驗之中,在未來,會在制造領域得到廣泛應用。
工藝化合物
很明顯,改變原材料需要大量的工藝流程將半導體材料轉化為有用的器件。大多數過程中都會使用化學物質。事實上,微芯片的制造主要是一個化學過程,或者更正確地說,是一系列的化學過程。多達20%的工藝步驟是清洗或晶圓片表面處理。
處理微芯片的成本越來越高,部分原因是與這些化學物質有關。大量的酸、堿、溶劑和水都被半導體工廠消耗。這部分是由極高純度的特殊的化學制劑進行精確的清潔處理。更大的晶圓和更高的清潔度要求,意味著需要更多自動清洗站。此外,清除廢舊化學品的成本也在上升。如果把生產芯片的成本加起來,處理化學品的成本可能占到總制造成本的40%。
后面的章節我們將繼續探討半導體工藝化學品的潔凈度要求。具體的化學品和它們的性質也將在后續詳細講到。
分子、化合物和混合物
在本章的開頭,物質的基本結構由玻爾原子模型來詳細的闡述。這個模型被用來解釋構成宇宙中所有物質的元素的根本性差異。但很明顯,宇宙中包含的元素數量不止103種。
單質物質的基本組成單位是分子。例如,水就是由兩個氫原子和一個氧原子組成的分子構成的。我們世界中物質的多樣性來自于不同原子結合形成成的分子是多種多樣的。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:半導體行業(二百二十三)之半導體材料特性(八)
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