半導体産業は主に、集積回路、家庭用電化製品、通信システム、太陽光発電、照明用途、高出力電力変換などの分野に焦点を当てています。技術や経済発展の観点から見ると、半導体の重要性は非常に大きいです
コンピューター、携帯電話、デジタルレコーダーなど、今日のほとんどの電子製品は、そのコアユニットとして半導体と非常に密接な関係にあります。一般的な半導体材料には、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などが含まれます。さまざまな半導体材料の中で、商業用途で最も影響力のあるのはシリコンです。
半導体とは、室温で導体と絶縁体の間に導電性を有する材料を指します。ラジオ、テレビ、温度測定などに広く応用されているため、半導体産業には、常に変化し続ける巨大な発展の可能性があります。半導体の制御可能な導電率は、技術分野と経済分野の両方で重要な役割を果たします。
半導体産業の上流はIC設計会社とシリコンウェーハ製造会社です。 IC設計会社は顧客のニーズに合わせて回路図を設計し、シリコンウェーハ製造会社は多結晶シリコンを原料としてシリコンウェーハを製造します。中流IC製造会社の主な仕事は、IC設計会社が設計した回路図を、シリコンウェーハ製造会社が製造したウェーハに移植することです。完成したウェーハは、パッケージングとテストのために下流の IC パッケージングおよびテスト工場に送られます。
自然界の物質は、その導電率に基づいて、導体、絶縁体、半導体の 3 つのカテゴリに分類できます。半導体材料とは、室温で導電性材料と絶縁性材料の中間の導電性を有する機能性材料の一種を指します。伝導は、電子と正孔という 2 種類の電荷キャリアを使用することで実現されます。室温での電気抵抗率は、一般に 10-5 ～ 107 オーム・メートルです。通常、抵抗率は温度の上昇とともに増加します。活性不純物が添加されたり、光や放射線が照射されると、電気抵抗率が数桁変化する可能性があります。炭化ケイ素検出器は1906年に製造されました。1947年にトランジスタが発明されて以来、半導体材料は独立した材料分野として大きく進歩し、電子産業やハイテク分野になくてはならない材料となりました。半導体材料の導電性は、その特性とパラメータにより、特定の微量不純物の影響を非常に受けやすくなります。純度の高い半導体材料は真性半導体と呼ばれ、室温での電気抵抗率が高く、電気を通しにくい性質があります。高純度半導体材料に適切な不純物を添加すると、不純物原子による導電性キャリアの提供により、材料の電気抵抗率が大幅に低下します。このタイプのドープされた半導体は、不純物半導体と呼ばれることがよくあります。伝導帯の電子に依存して伝導する不純物半導体をN型半導体と呼び、価電子帯の正孔の伝導に依存する不純物半導体をP型半導体と呼びます。異種半導体同士が接触（PN接合）したり、半導体と金属が接触すると、電子（または正孔）の濃度差により拡散が起こり、接触点に障壁が形成されます。したがって、このタイプのコンタクトは単一導電性を持ちます。 PN 接合の一方向性導電性を利用することで、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなど、さまざまな機能を備えた半導体デバイスを作成できます。さらに、半導体材料の導電性は、熱、光、熱などの外部条件の変化に非常に敏感です。これをもとに、情報変換のためのさまざまな感応部品を製造することができます。半導体材料の特性パラメータには、バンドギャップ幅、抵抗率、キャリア移動度、非平衡キャリア寿命、転位密度などが含まれます。バンドギャップ幅は、半導体の電子状態と原子配置によって決まり、この材料を構成する原子の価電子が結合状態から自由状態に励起するのに必要なエネルギーを反映しています。電気抵抗率とキャリア移動度は、材料の導電率を反映します。非平衡キャリア寿命は、外部効果 (光や電場など) の下で非平衡状態から平衡状態に遷移する半導体材料の内部キャリアの緩和特性を反映します。転位は結晶における最も一般的なタイプの欠陥です。転位密度は、半導体単結晶材料の格子完全性の程度を測定するために使用されますが、アモルファス半導体材料の場合、このパラメータは存在しません。半導体材料の特性パラメータは、半導体材料と他の非半導体材料との違いを反映するだけでなく、さらに重要なことに、さまざまな半導体材料、さらには異なる状況における同じ材料の特性における量的な違いを反映することができます。
