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電気を通す物質が導体、通さない物質を不導体、その中間の物質を半導体という。半導体の特性を利用した素子を半導体デバイスや半導体部品という。半導体デバイスを単に半導体ということもある。半導体デバイスにはトランジスタなど多くの種類があるが，多くの回路部品を一つの半導体基板上に作りこんだものを集積回路という(ICやLSIやチップともいう)。コンピュータの中枢機能をひとつのLSIにしたものをマイクロプロセッサ，データの記憶機能を備えたLSIを半導体メモリ(単にメモリ)という。この2種類のLSIがコンピュータを構成する部品の中心となっている。今やほとんどすべての電子機器に半導体が使われており、コン ピュータのCPUの機能をもつマイクロプロセッサやメモリが代表的な半導体
( Condensed matter physics | Materials | Semiconductor technology | Electronic engineering)
半導体デバイスの分類
半導体は用途、製造方法、規模などでさまざまに分類される。それについて
ダイオード
半導体の基本的な素子であるダイオードについて。一つのPN接合からできており、一方向にしか電流を流さない整流作用がある。
定電圧ダイオード
スイッチングダイオード
ステップリカバリ・ダイオード
ショットキー障壁
空乏層
光ダイオード
発光ダイオード
半導体レーザ
マイクロエレクトロニクス
大規模集積回路
分類
バイポーラ集積回路
MOS集積回路
膜集積回路
マイクロ波集積回路
3次元集積回路
光集積回路
構造
特性記述
バイポーラ集積回路
MOSゲート回路
ガリウムヒ素集積回路
固体スイッチ
トランジスタ (バイポーラトランジスタ/電界効果トランジスタ/その他)
バイポーラ･トランジスタ
電界効果トランジスタ
その他の半導体素子
量子デバイス （りょうしでばいす）
半導体中の電子を幅0.1μm程度の場所に閉じ込めておくと，量 子効果が現れ始める。例えば従来の粒子としてだけではなく，波 としての性質も持つようになる。反射，屈折，干渉などの現象を起 こす。電子のエネルギーは，とびとびを取る。このような性質を利 用する半導体デバイスを量子デバイスという。 とびとびのエネ ルギーをもつこととトンネル効果を利用した共鳴トンネリング・トラ ンジスタの試作例や，干渉効果によってスイッチング動作を行う 量子干渉トランジスタの提案などがある。 量子デバイスの分野 では，0.1μm以下の領域をメゾスコピック（mezoscopic）と呼ぶ。 0.1μmは電子のドブロイ波長よりも寸法がはるかに長い領域で， ミクロスコピック（microscopic）と呼ぶほど微細ではないからであ る。
ジョセフソン素子 （じょせふそんそし）
超電導体‐絶縁体‐超電導体の構造からなるスイッチング素子。 従来は液体ヘリウム温度（－269℃）に冷やして使うものと考えら れていたが、86年秋から，いわゆる“超電導フィーバー”が起こり， 液体窒素温度（－196℃）でも使える可能性が出てきた。ジョセフ ソン素子が息を吹き返す一方で，ジョセフソン素子以外の超電導 デバイスの研究も進んだ。
大規模集積回路
半導体メモリ
マイクロプロセッサ
カスタムLSI
専用大規模集積回路
半導体基礎 (半導体材料/キャリア別/MOS/アモルファスシリコン)
半導体材料 (シリコン/ゲルマニウム/化合物半導体) 半導体にも何種類かの物質がある。半導体デバイスの材料に使われる物質についての説明。
キャリア別 (真性半導体/N型半導体/P型半導体)半導体にはキャリアというものがあり、キャリアが何かによってN型とP型に分類される。
MOS (nMOS/pMOS/CMOS) 金属酸化膜?シリコン、という構造がMOS。半導体デバイスの重要な構造だ。パイポーラと比べて動作速度は遅いけど、小型化しやすく消費電力も少ない。
nMOS N型半導体を使ったMOS。
pMOS P型半導体を使ったMOS。
CMOS nMOSとpMOSを組み合わせた半導体の構造。消費電力が小さく製造コストが安いので広く使われている。
アモルファスシリコン アモルファスとは原子が不規則に並んだ状態で非晶質ともいう。アモルファスシリコンに水素を微量添加すると、単結晶シリコンに近い特性を大面積で得られる。太陽電池、感光ドラム、ラインセンサー、TFTなどで使われている。
有機半導体
化合物半導体
元素半導体
直接遷移半導体
帯構造
フェルミ準位
キャリア
単結晶
不純物
pn接合
半導体デバイスの構造
電子バンド構造
電荷キャリア
イオン
ディスクリート
個別半導体ともいう。ダイオード、トランジスタ、サイリスタなどがある。
光半導体 (発光デバイス/受光デバイス/光複合デバイス/光通信デバイス) 光に関係する半導体デバイス。CCDなども含まれる。
発光デバイス (発光ダイオード/半導体レーザ) 半導体の光を出す機能を利用したデバイス。
発光ダイオード
半導体レーザ
受光デバイス (フォトダイオード/フォトIC/太陽電池/CCD/CMOSイメージセンサ) 光を電気信号に変えるデバイス。撮像素子もある。
フォトダイオード
フォトIC
太陽電池
光複合デバイス (フォトカプラ/フォトリレー/フォトインタラプタ)
フォトカプラ
フォトリレー
フォトインタラプタ
光通信デバイス
｜ ├ 磁性素子
｜ ├ 変換・機能素子
｜ └ 超伝導素子
ロジックIC (プロセスによる分類/用途による分類/標準ロジックIC/マイクロコンピュータ/マイクロプロセッサ/マイクロペリフェラル/DSP/ASIC)
メモリ (RAM/ROM)
LSI製造 (アセンブリ技術/銅配線技術/歩留まり/TEG)
ウェファ・プロセス技術
歩留まり
クリーンルーム
プレーナー技術
エッチング
シリサイド
ポリサイド
多層配線
絶縁膜
電子ビーム描画
組み立て技術
半導体パッケージ
その他
半導体企業
半導体デバイスの欠陥
半導体デバイスの材料 ( Semiconductors | Semiconductor device fabrication)
世代
最新技術
法的保護