锗是20世纪50年代早期第一个用作半导体的材料,但后来很快被硅取代了,主要是由于:
1)硅资源丰富,成本更低(硅占地壳成分的25%)
2)更高的熔点允许更宽泛的工艺容限(硅熔点1412℃,锗熔点937℃)
3)其表面自然生长氧化硅(SiO₂)的能力:
(1)SiO₂是一种高品质,稳定的绝缘材料,电学上的稳定对于避免集成电路中相邻导体之间的漏电很关键
(2)SiO₂可以充当优质的化学阻挡层保护硅不受外部污染,且与Si有雷士的机械性能,不会在高温工艺中产生过度翘曲
纯硅在工艺中是极少应用的,纯硅的电阻率(p)接近2.5x10⁵ Ω-cm
如果每一百万个硅原子中有一个硅原子被砷原子取代,电阻率就会下降到0.2Ω-cm ,相当于电导率增加了1.25x10⁶倍(百万倍)。
半导体中最常用的参杂元素:
三族(p) 五族(n) 结
硼(B) 磷(P)
砷(As)
锑(Sb)