Напівпровідникова промисловість в основному зосереджена на інтегральних схемах, споживчій електроніці, системах зв’язку, фотоелектричній генерації електроенергії, освітленні, потужному перетворенні електроенергії та інших сферах. З точки зору технології чи економічного розвитку важливість напівпровідників величезна
Більшість сучасних електронних продуктів, таких як комп’ютери, мобільні телефони чи цифрові рекордери, дуже тісно пов’язані з напівпровідниками як основними елементами. Звичайні напівпровідникові матеріали включають кремній, германій, арсенід галію тощо. Серед різноманітних напівпровідникових матеріалів кремній є найвпливовішим у комерційному застосуванні.
Напівпровідники відносяться до матеріалів з провідністю між провідниками та ізоляторами при кімнатній температурі. Завдяки широкому застосуванню в радіо, телевізорах і вимірюванні температури напівпровідникова промисловість має величезний потенціал розвитку, який постійно змінюється. Контрольована провідність напівпровідників відіграє вирішальну роль як у технологічній, так і в економічній сферах.
На початку напівпровідникової промисловості є компанії, що займаються розробкою мікросхем, і компанії, що виготовляють кремнієві пластини. Компанії, що займаються розробкою мікросхем, розробляють електричні схеми відповідно до потреб замовника, а компанії, що займаються виробництвом кремнієвих пластин, виготовляють кремнієві пластини, використовуючи полікристалічний кремній як сировину. Основним завданням компаній-виробників мікросхем є перенесення електричних схем, розроблених компаніями-проектувальниками мікросхем, на пластини, виготовлені компаніями-виробниками кремнієвих пластин. Готові пластини потім надсилаються на фабрики з виробництва упаковки і тестування ІС для пакування та тестування.
За провідністю речовини в природі можна розділити на три категорії: провідники, ізолятори та напівпровідники. Напівпровідникові матеріали відносяться до типу функціональних матеріалів з провідністю між провідними та ізоляційними матеріалами при кімнатній температурі. Провідність досягається за рахунок використання двох типів носіїв заряду, електронів і дірок. Питомий електричний опір при кімнатній температурі зазвичай становить від 10-5 до 107 Ом · метрів. Зазвичай питомий опір зростає з підвищенням температури; Якщо додавати активні домішки або опромінювати їх світлом або радіацією, питомий електричний опір може змінюватися на кілька порядків. Детектор із карбіду кремнію був виготовлений у 1906 році. Після винаходу транзисторів у 1947 році напівпровідникові матеріали, як самостійна галузь матеріалів, досягли значного прогресу та стали незамінними матеріалами в електронній промисловості та галузях високих технологій. Провідність напівпровідникових матеріалів дуже чутлива до певних слідів домішок через їхні характеристики та параметри. Напівпровідникові матеріали високої чистоти називаються власними напівпровідниками, які мають високий питомий електричний опір при кімнатній температурі та є поганими провідниками електрики. Після додавання відповідних домішок до напівпровідникових матеріалів високої чистоти питомий електричний опір матеріалу значно знижується завдяки забезпеченню провідних носіїв атомами домішок. Цей тип легованого напівпровідника часто називають домішковим напівпровідником. Домішкові напівпровідники, провідність яких залежить від електронів зони провідності, називаються напівпровідниками N-типу, а ті, які використовують діркову провідність валентної зони, називаються напівпровідниками P-типу. Коли різні типи напівпровідників вступають у контакт (утворюючи PN-перехід) або коли напівпровідники вступають у контакт з металами, відбувається дифузія через різницю в концентрації електронів (або дірок), утворюючи бар’єр у точці контакту. Тому цей тип контакту має одинарну провідність. Використовуючи односпрямовану провідність PN-переходів, можна створювати напівпровідникові пристрої з різними функціями, такі як діоди, транзистори, тиристори тощо. Крім того, провідність напівпровідникових матеріалів дуже чутлива до змін зовнішніх умов, таких як тепло, світло, електрика, магнетизм і т. д. На основі цього можна виготовляти різні чутливі компоненти для перетворення інформації. Характеристичні параметри напівпровідникових матеріалів включають ширину забороненої зони, питомий опір, рухливість носіїв, час життя нерівноважних носіїв і щільність дислокацій. Ширина забороненої зони визначається електронним станом і атомною конфігурацією напівпровідника, що відображає енергію, необхідну для того, щоб валентні електрони в атомах, що утворюють цей матеріал, збудилися зі зв’язаного стану у вільний. Питомий електричний опір і рухливість носіїв відображають провідність матеріалу. Час життя нерівноважних носіїв відображає характеристики релаксації внутрішніх носіїв у напівпровідникових матеріалах, що переходять із нерівноважного стану в рівноважний стан під дією зовнішніх впливів (таких як світло або електричне поле). Дислокація — найпоширеніший тип дефекту в кристалах. Щільність дислокацій використовується для вимірювання ступеня цілісності решітки монокристалічних напівпровідникових матеріалів, але для аморфних напівпровідникових матеріалів цей параметр відсутній. Характеристичні параметри напівпровідникових матеріалів можуть не тільки відображати відмінності між напівпровідниковими матеріалами та іншими ненапівпровідниковими матеріалами, але, що більш важливо, вони можуть відображати кількісні відмінності в характеристиках різних напівпровідникових матеріалів і навіть того самого матеріалу в різних ситуаціях.
