半导体材料讨论进展论文 摘要本文重点对半导体硅材料，GaAs 和 InP 单晶材料，半导体超晶格、量子阱材料，一维量子线、零维量子点半导体微结构材料，宽带隙半导体材料，光子晶体材料，量子比特构建与材料等目前达到的水平和器件应用概况及其进展趋势作了概述。最后，提出了进展我国半导体材料的建议。 关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体 1 半导体材料的战略地位 上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪 70 年代初石英光导纤维材料和 GaAs 激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速进展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”进展到“能带工程”。纳米科学技术的进展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。 2 几种主要半导体材料的进展现状与趋势 2.1 硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后 CZ－Si 进展的总趋势。目前直径为 8 英寸（200mm）的 Si 单晶已实现大规模工业生产，基于直径为 12 英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前 300mm，0.18μm 工艺的硅 ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm 工艺生产线也将在 2024年完成评估。18 英寸重达 414 公斤的硅单晶和 18 英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径 27 英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅 IC‘S 的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料进展的主流。另外，SOI 材料，包括智能剥离（Smartcut）和 SIMOX 材料等也进展很快。目前，直径 8 英寸的硅外延片和 SOI 材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出 30nm 左右将是硅 MOS 集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2 自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高 K 介电绝缘材料（如用 Si3N4等来替代 SiO2），低 K 介电互连材料，用 Cu 代替 Al...
