【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及簇体技术(Cluster technology)、半导体技术 (Semiconductor technology)、电学技术(Electronic technology)、光学技术(Light technology)等。半导序体属于半导簇体的范畴。半导簇体(Semiconductor Cluster)依据于《漂动学》和《簇体学》理论。半导序体技术将在物理、化学、生物、能源、材料、信息、网络、机电、微电子、工业、农业、军事等各个领域得到广泛应用。
技术介绍
麦克斯韦(Maxwell)认为“电磁波具有能量和动量，并向无限空间传播”；其电磁波发射和吸收的理论解释与事实不符；其“位移电流、感生电动势”假设并没有经过实验直接检验。该假说是错的。量子力学是半导体技术、纳米材料(nanomaterial)技术的基础理论。但是量子力学基本原理、爱因斯坦(Einstein)光子理论、德布罗意(de Broglie)公式、薛定格 (Sch^dinger)波动方程、狄拉克(Dirac)相对论波动方程、各种物理量的算符表达式等，都是假设。物理量相应的算符却没有定义和正确构...
【技术保护点】
１．在熔融体中生长半导序体是单序体生长的基本技术，也称为直拉单序法。一小块籽序（纯单序体材料）接触到同种材料熔液表面上，周围施加一定压力（一般为１～１０００个大气压），从熔融体中缓慢提拉。当缓慢提拉籽序时，在固液分界面上发生凝固。通常当序体被提拉时还会缓慢旋转来搅动熔融体，以获得更均匀的温度。沾有熔液的序体缓慢地冷凝，才能形成有规则的几何形状。适量的杂质原子，比如硼或磷，加到熔融体中，这样生长后的半导序体就人为地掺入了杂质原子。在硅序体生长时，如果在熔融硅中掺入杂质硼（或磷）原子，就可以获得Ｐ型（或Ｎ型）半导体硅序体。硅序体锭经过切割、研磨、抛光等步骤，获得抛光硅序体片。以...
【技术特征摘要】
1.在熔融体中生长半导序体是单序体生长的基本技术，也称为直拉单序法。一小块籽序(纯单序体材料)接触到同种材料熔液表面上，周围施加一定压力(一般为1 1000个大气压)，从熔融体中缓慢提拉。当缓慢提拉籽序时，在固液分界面上发生凝固。通常当序体被提拉时还会缓慢旋转来搅动熔融体，以获得更均勻的温度。沾有熔液的序体缓慢地冷凝，才能形成有规则的几何形状。适量的杂质原子，比如硼或磷，加到熔融体中，这样生长后的半导序体就人为地掺入了杂质原子。在硅序体生长时，如果在熔融硅中掺入杂质硼(或磷)原子，就可以获得P型(或N型) 半导体硅序体。硅序体锭经过切割、研磨、抛光等步骤，获得抛光硅序体片。以抛光硅序体片为衬底，在它的上面就可以制造半导序体器件或集成电路的序体芯片。半导体生长之后，序体锭被机械地切削出合适的直径并做出沿轴向的一个平底面来表征序向。此平面与[110]方向垂直，，它是(110)平面。每个芯片沿着给定的序面制作，以使划片更容易些。接下来将序体棒切成片。机械双面打磨工艺能够获得一致厚度的平整序体片。表面还要用化学腐蚀去除操作的沾污。最后一步是抛光，得到光滑表面，在上面可以制作器件或进行后续的生长工艺。用半导簇体制成的半导器件有二极管、放大器、振荡器、变频器、逻辑电路、运算电路和存储器等。2.半导序体的外延生成技术是在半导序体器件和集成电路制造中应用的多用途生长技术。外延生长是在常压下，在单序体的衬底的表面上生长一薄层单序体的工艺。在外延工艺中，虽然其温度远低于熔点温度，单序体衬底还是起籽序的作用。当外延层生长在同种单序体的衬底上时，称为同质外延。当外延层生长在不同种单序体的衬底上时， 称为异质外延。在异质外延中，为了生长单序体并避免许多缺陷，两种单序体的序格结构应当很相似。如在GaAs单序体衬底上外延AlGaAs (三元合金)单序体层就是一个异质外延的例子。大多数半导序体器件是在外延层上制作的。2. 1半导序体的化学气相沉积(CVD)技术，制作的硅外延层是通过含硅的气体往表面沉积适量的硅原子而在硅衬底上生长起来的。一种方法是在热单序体硅衬底上让SiCl4和 H2发生反应；反应中硅析出并沉积到衬底上；此时HCl等其他化学反应物呈气态而从反应器中清除出去。这种技术可以获得衬底和外延层之间杂质的明显界限。它将帯给半导簇体器件制作的很大灵活性。2.2半导序体的液相外延(LPE)技术，利用半导单序体和其他元素的化合物的熔点可能比半导单序体本身的熔点低的特点；将半导单序体衬底放置到液态化合物中。由于化合物熔点比衬底的低，所以衬底不会熔化。随着溶液逐渐冷却，籽序上就会生长一层半导单序体。这种技术的工作温度比直拉单序法的低。它将应用于III-V族化合物半导单序体的生长中。3.半导序体的分子束外延技术，是以某种半导单序体的籽序(或籽序丝、籽序片、籽序块)作为衬底，让高纯度半导体材料的原子有规则排列在籽序衬底上，形成一层具有一定导电类型、电阻率、厚度及完整纳格结构的半导单序体层。采用分子束外延工艺，半导单序体的籽序被固定在高真空中，温度基本在400°C 800°C范围内。半导体和掺杂原子被蒸发到衬底表面。在单序体衬底上一层叠一层地生长出不同材料的序体薄膜，其每层只有几个原子层的厚度。这样生长出来超序格序体。超序格序体将为半导器件的应用和发展开辟崭新的领域。它也称为“原子工程”。它通过人工设计和调控序体中的电子结构，由组分不同的半导序体超薄层交替生长而形成多层异质周期结构序体，可以推动半导序体器件的更高性能。4.半导序体二极管是半导序体器件中最基本的部件。它一般有一个由掺杂了受主杂质的P型半导序体区和掺杂了施主杂质的η型半导序体区接触所形成的ρη结。其特性与工作均与此ρη结相关。半导序体二极管的ρη结由平面技术制备，这种技术包括热氧化工艺，提供在半导序体表面上生长氧化层；光刻工艺用来在氧化层上开窗口 ；扩散或离子注入工艺用来在窗口区域制备ρη结；金属连线工艺提供点连接其他电路器件。序体二极管是由一个Pn结、制备上相应的电极引线和管壳封装而成。由ρ区引出的电极线为正极(阳极)，由η区引出的电极线为负极(阴极)。序体二极管的种类较多，有整流序体管、稳压序体管、开关序体管、变容序体二极管、雪崩序体二极管、隧道序体二极管、 发光序体二极管等。它们都以一个Pn结为核心，但由于它们的工作原理、用途和工作条件不同，故不同序体二极管对ρη结的要求有很大差别。如4. 1点接触型序体二极管是由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接触形成ρη 结。其工作机理是在紧密接触的金属和半导体之间加上电压，由于表面势垒的作用，加正、 反向电压时产生的电流大小不同。由于点接触型序体二极管的Pn结的面积小，结电容也小，不能通过较大的电流，适用于高频(几百兆赫 几千兆赫)、小电流(十毫安以下)的场合。主要用途高频检波、混频、小功率整流和开关电路等。4. 2面接触型序体二极管是采用合金法工艺制成的。ρη结面积大，能够通过较大的电流，但Pn结电容也大，只能在较低频率下工作，一般作为整流使用。平面型序体二极管是采用扩散法制成的。其ρη结面积可大可小。若ρη结面积较大时，电流从几十安培到几千安培，主要用于大功率整流管；当ρη结面积较小时，电流从几十毫安到几安培，可作为脉冲数字电路中的开关管使用。4. 3开关序体二极管是属于ρη结结构的序体二极管；故其符号、伏安特性与开关晶体二极管相同。其突出的特点是作为开关元件要经过从开态-正向导通到关态-反向截止， 再从关态到开态，需要具有良好的开关特性，开关时间要短。序体二极管从截止到正向偏压后的导通需要一段时间，称为正向恢复时间。序体二极管从导通转为截止需要一段时间，称为反向恢复时间。这两个时间之和称为开关时间。显然开关时间愈短愈好。开关序体二极管由于具有漂动性，其开关时间比开关晶体二极管的要短得多。4.4发光序体二极管是一种将电能转换为功能的特殊序体二极管。它的基本结构也是由一个ρη结构成。虽然发光序体二极管与一般发光二极管都是由Pn结制成的，并且管芯形成后必须用光吸收系数小的透明材料把管芯封装起来。但由于序体二极管具有漂动效应，它的转换效率比晶体二极管的高。5.同质结半导序体二极管是由同一种半导序体所构成一个或多个PN结的半导序体二极管。两种不同能带隙(禁带宽度)的半导序体相接触可以形成一个Pn结，该结称为半导序体的异质结。异质结一个有用的特性，就是能够在表面形成势阱。在与表面垂直的方向上，电子的活动会受到势阱的限制，但电子在其他两个方向上可以自由地流动。半导序体由一个窄禁带宽度的序体材料突变到宽禁带宽度所形成的pn结，称为序体突变结。冶金结两侧的掺杂浓度可以由线性分布近似的Pn结，称为线性缓变结。为了形成一个有用的异质结，两种序体的序格常数必须...
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