化合物半導體

semiconductorchemistry （compound semiconductor ）

研究半導體材料的製備、分析以及半導體器件和集成電路生產工藝中的特殊化學問題的化學分支學科。

通常所說的化合物半導體多指晶態無機化合物半導體，主要是二元化合物如：砷化鎵、磷化銦、硫化鎘、碲化鉍、氧化亞銅等，其次是二元和多元化合物，如鎵鋁砷、銦鎵砷磷、磷砷化鎵、硒銦化銅及某些稀土化合物(如SeN、YN、La2S3等)。多採用布里奇曼法(由熔體生長單晶的一種方法)、液封直拉法、垂直梯度凝固法製備化合物半導體單晶，用外延法、化學氣相沉積法等製備它們的薄膜和超薄層微結構化合物材料。用於製備光電子器件、超高速微電子器件和微波器件等方面。

半導體材料的種類繁多，從單質到化合物，從無機物到有機物，從單晶體到非晶體，都可以作為半導體材料。根據材料的化學組成和結構，可以將半導體劃分為：元素半導體，如硅（Si）、鍺（Ge）；二元化合物半導體，如砷化鎵(GaAs)、銻化銦（InSb）；三元化合物半導體，如GaAsAl、GaAsP；固溶體半導體，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半導體(又稱非晶態半導體），如非晶硅、玻璃態氧化物半導體；有機半導體，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。

半導體化學是在1948年發明晶體管之後逐漸形成的，是一門交叉學科，涉及到無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學、晶體化學、配位化學和放射化學等許多領域的理論和內容。半導體化學的研究對象主要是高純物質，在半導體技術中，隨著半導體朝高頻、大功率、高集成化方向發展，對半導體材料以及在製作半導體器件、集成電路過程中所用的各種試劑的純度，提出了越來越高的要求，有害雜質含量不超過10-6%～10-8%，有的甚至要求雜質含量10-9%～10-10%。

半導體化學的內容可以概括為：①硅、鍺、砷化鎵等半導體材料的物理化學性質及其提純精製的化學原理，完整單晶體的製取、完整單晶層的生長以及微量雜質有控制地摻入方法。②半導體器件和徠集成電路製造技術如清洗、氧化、外延、製版、光刻、腐蝕、擴散等主要工藝過程及化學反應原理。③半導體器件及集成電路製造工藝中所用摻雜材料、化學試劑、高純氣體、高純水的化學性質、製備原理及純度標準。④超純物質分析及結構鑒定方法，如質譜分析、放射化分析、紅外光譜分析等。

20世紀50年代，半導體器件的生產主要採用鍺單晶材料，到了60年代，由於硅單晶材料的性能遠遠超過鍺，因而半導體硅得到了廣泛的應用，在半導體材料中硅已經佔據主導地位。大規模集成電路的製造都是以硅單晶材料為主的，Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體如砷化鎵、磷化鎵、銻化銦等也越來越受到人們的重視，特別是砷化鎵具有硅、鍺所不具備的能在高溫度頻下工作的優良特性，它還有更大的禁帶寬度和電子遷移率，適合於製造微波體效應器件、高效紅外發光二極體和半導體激光器，因而砷化鎵是一種很有發展前途的半導體材料。隨著大規模集成電路製造工藝水平的提高，半導體化學的研究領域和對象也將不斷地擴展。