第一代半導(dǎo)體材料以錯和硅為主。

最早的半導(dǎo)體材料是錯。世界第一個晶體管和第一塊集成電路的材料均是錯。

1886 年，德國化學家溫克勒（C. A. Winkler）首先制備出錯，為紀念其祖國，他把這種新元素命名為 Gernanium，來源于德國的拉丁文名稱 “Germania“。??????

1950年，美國人蒂爾（G.K.Teal）和里特爾 （J. B. Little）采用切克勞斯基(J Czochralski）法（又稱直拉法或 CZ 法）拉出鍺單晶。

鍺的熱導(dǎo)率較低，為 64W/(m ?K），用錯制造的器件只能工作在90°以下的環(huán)境，高于90°時，錯器件的泄漏電流明顯增大；錯的熔點只有 937°C，難以承受諸如摻雜、激活、退火等高溫工藝過程；同時，錯的氧化物溶于水，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，無法制成 MOS 器件；更重要的是，鍺的機械性能較差，錯單晶的直徑不宜很大，錯晶片的加工與運輸也存在一定的安全問題。

1952 年，蒂爾和此勒(E. Buehler) 用直拉法拉出硅單晶。隨后，德州儀器(TI) 于 1954 年成功制造了第一支硅晶體管。由于硅具備禁帶寬度大（為1. 106ev）、熱導(dǎo)率高（為 145W/(m ?K））、硅氧化物是性能最好的介電絕緣材料、硅是地球上最豐富的元素之一（約占地殼質(zhì)量的 26%） 等一系列優(yōu)勢，20世紀60年代以后．硅成為主流的半導(dǎo)體功能材料。

第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵（GaAs）、磷化鋼（InP）、銻化鋼 （Insb）和硫化鍋（Cds） 等川-V族化合物材料為主，適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、亳米波器件以及發(fā)光器件的優(yōu)良材料被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動通信、光通信和全球定位系統(tǒng)(Clobal PositioningSystem, CPS) 等領(lǐng)域。

第三代半導(dǎo)體材料主要指以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN)、氧化鋅 (ZnO）和氮化鋁（AIN)， 等為代表的寬禁帶（禁帶寬度大于 2.2ev） 半導(dǎo)體材料。第三代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場高、功率密度大（氮化鎵的功率密度是砷化鎵的 10~30 倍）、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高及抗輻射能力強等優(yōu)秀品質(zhì)，因而更適合制作高溫、高頻、抗輻射、大功率器件和半導(dǎo)體激光器等。目前，較為成熟的第三代半導(dǎo)體材料是碳化硅和氮化鎵，碳化硅比氮化鎵更成熟一些。

隨著新器件的開發(fā)，更多高6介質(zhì)（High-k Dielectric）材料（Mg、Ca、Sr、Ba、La、Hf等）、金屬柵材料（Al、Ni、鑭系金屬、稀士金屬等）、互連材料（Ti、Ta、W等）、存儲器材料（各種過渡金屬氧化物，如 BaTiO?、S-TiO?、TO?、 ZrO?、NO、 MoO?、V?O?、 WO?、ZnO 等）、外延和襯底材料（應(yīng)變硅，F(xiàn)D-SOI 等）、碳基材料（碳納米管、石墨烯等）的研究正在廣泛展開。例如，F(xiàn)inFET (Fin Field FfeetTransistor，鰭式場效應(yīng)晶體管）工藝將采用山-V族材料來增加載流子的遷移率，在互連結(jié)構(gòu)中采用鈦、鈷或釕構(gòu)成連線及氮化鈦作為阻擋層材料。

審核編輯：湯梓紅