半导体材料(物理名词)详细资料大全

半导体材料（semiconductor material）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）、可用来制作半导体器件和积体电路的电子材料。

基本介绍中文名 ：半导体材料 外文名 ：semiconductor material 分类 ：电子材料 导电能力 ：介于导体与绝缘体之间 电阻率 ：1mΩ·cm～1GΩ·cm 作用 ：可用来制作半导体器件和积体电路 特性 ：半导体电导率随温度的升高而升高 简介,主要种类,新型材料,实际运用,相关材料,特性信息,特性参数,特性要求,材料工艺,套用发展,早期套用,发展现状,战略地位, 简介 自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的电阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围（上限按谢嘉奎《电子线路》取值，还有取其1/10或10倍的；因角标不可用，暂用当前描述）。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而升高，这与金属导体恰好相反。 凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。反映半导体内在基本性质的却是各种外界因素如光、热、磁、电等作用于半导体而引起的物理效应和现象，这些可统称为半导体材料的半导体性质。构成固态电子器件的基体材料绝大多数是半导体，正是这些半导体材料的各种半导体性质赋予各种不同类型半导体器件以不同的功能和特性。半导体的基本化学特征在于原子间存在饱和的共价键。作为共价键特征的典型是在晶格结构上表现为四面体结构,所以典型的半导体材料具有金刚石或闪锌矿(ZnS)的结构。 由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化矽(SiC)的整流检波作用也较早被利用。硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现电晶体化。中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%) 的锗开始的。采用元素半导体矽（Si）以后，不仅使电晶体的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模积体电路的时代。以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。 半导体材料 主要种类 半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。 元素半导体 　在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布著11种具有半导性 的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中套用最广的两种材料。 半导体材料 无机化合物半导体 　分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在套用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物，其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族：Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素 S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温差电材料。⑥第四周期中的B族和过渡族元素Cu、 Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的热敏电阻材料。⑦某些稀土族元素 Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。 除这些二元系化合物外还有它们与元素或它们之间的固溶体半导体，例如Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP等。研究这些固溶体可以在改善单一材料的某些性能或开辟新的套用范围方面起很大作用。 半导体材料 三元系包括：族:这是由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ－Ⅴ族中两个Ⅲ族原子所构成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。族：这是由一个Ⅰ族和一个Ⅲ族原子去替代Ⅱ-Ⅵ族中两个Ⅱ族原子所构成的, 如 CuGaSe2、AgInTe2、 AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2等。：这是由一个Ⅰ族和一个Ⅴ族原子去替代族中两个Ⅲ族原子所组成,如Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外，还有它的结构基本为闪锌矿的四元系（例如Cu2FeSnS4）和更复杂的无机化合物。 有机化合物半导体 　已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到套用。 非晶态与液态半导体 　这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。 新型材料 其结构稳定，拥有卓越的电学特性，而且成本低廉，可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应电晶体。 科学家们表示，最新研究有望让人造皮肤、智慧型绷带、柔性显示屏、智慧型挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。 昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由矽制成，制造成本很高而碳基(塑胶)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉，而且轻便柔韧可弯曲，代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。 以前的研究表明，碳结构越大，其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究，直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造电晶体的有机半导体材料。 有机半导体是一种塑胶材料，其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中，电路使用电晶体控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。 实际运用 制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。 所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯；另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等，使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。 半导体材料 绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法套用最广，80%的矽单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中矽单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性矽单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯矽单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。 在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。工业生产使用的主要是化学气相外延，其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。 相关材料 单晶制备 为了消除多晶材料中各小晶体之间的晶粒间界对半导体材料特性参量的巨大影响，半导体器件的基体材料一般采用单晶体。单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。体单晶的产量高，利用率高，比较经济。但很多的器件结构要求厚度为微米量级的薄层单晶。由于制备薄层单晶所需的温度较低，往往可以得到质量较好的单晶。具体的制备方法有：①从熔 体中拉制单晶：用与熔体相同材料的小单晶体作为籽晶，当籽晶与熔体接触并向上提拉时，熔体依靠表面张力也被拉出液面，同时结晶出与籽晶具有相同晶体取向的单晶体。②区域熔炼法制备单晶：用一籽晶与半导体锭条在头部熔接，随着熔区的移动则结晶部分即成单晶。③从溶液中再结晶。④从汽相中生长单晶。前两种方法用来生长体单晶，用提拉法已经能制备直径为200毫米,长度为1～2米的锗、矽单晶体。后两种方法主要用来生长薄层单晶。这种薄层单晶的生长一般称外延生长，薄层材料就生长在另一单晶材料上。这另一单晶材料称为衬底，一方面作为薄层材料的附着体，另一方面即为单晶生长所需的籽晶。衬底与外延层可以是同一种材料(同质外延)，也可以是不同材料（异质外延）。采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延；采用从汽相中生长单晶原理的称汽相外延。液相外延就是将所需的外延层材料(作为溶质，例如GaAs)，溶于某一溶剂（例如液态镓）成饱和溶液，然后将衬底浸入此溶液，逐渐降低其温度，溶质从过饱和溶液中不断析出，在衬底表面结晶出单晶薄层。汽相外延生长可以用包含所需材料为组分的某些化合物气体或蒸汽通过分解或还原等化学反应淀积于衬底上，也可以用所需材料为源材料，然后通过真空蒸发、溅射等物理过程使源材料变为气态，再在衬底上凝聚。分子束外延是一种经过改进的真空蒸发工艺。利用这种方法可以精确控制射向衬底的蒸气速率，能获得厚度只有几个原子厚的超薄单晶，并可得到不同材料不同厚度的互相交叠的多层外延材料。非晶态半导体虽然没有单晶制备的问题，但制备工艺与上述方法相似，一般常用的方法是从汽相中生长薄膜非晶材料。 半导体材料 宽频隙半导体材料 氮化镓、碳化矽和氧化锌等都是宽频隙半导体材料，因为它的禁频宽度都在3个电子伏以上，在室温下不可能将价带电子激发到导带。器件的工作温度可以很高，比如说碳化矽可以工作到600摄氏度；金刚石如果做成半导体，温度可以更高，器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要套用。广播电台、电视台，唯一的大功率发射管还是电子管，没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时，体积大，且非常耗电；如果用碳化矽的高功率发射器件，体积至少可以减少几十到上百倍，寿命也会大大增加，所以高温宽频隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。 半导体材料 这种材料非常难生长，矽上长矽，砷化镓上长GaAs，它可以长得很好。但是这种材料大多都没有块体材料，只得用其它材料做衬底去长。比如说氮化镓在蓝宝石衬底上生长，蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相差很大，长出来的外延层的缺陷很多，这是最大的问题和难关。另外这种材料的加工、刻蚀也都比较困难。科学家正在着手解决这个问题，如果这个问题一旦解决，就可以提供一个非常广阔的发现新材料的空间。 低维半导体材料 实际上这里说的低维半导体材料就是纳米材料，之所以不愿意使用这个词，发展纳米科学技术的重要目的之一，就是人们能在原子、分子或者纳米的尺度水平上来控制和制造功能强大、性能优越的纳米电子、光电子器件和电路，纳米生物感测器件等，以造福人类。可以预料，纳米科学技术的发展和套用不仅将彻底改变人们的生产和生活方式，也必将改变社会政治格局和战争的对抗形式。这也是为什么人们对发展纳米半导体技术非常重视的原因。 电子在块体材料里，在三个维度的方向上都可以自由运动。但当材料的特征尺寸在一个维度上比电子的平均自由程相比更小的时候，电子在这个方向上的运动会受到限制，电子的能量不再是连续的，而是量子化的，我们称这种材料为超晶格、量子阱材料。量子线材料就是电子只能沿着量子线方向自由运动，另外两个方向上受到限制；量子点材料是指在材料三个维度上的尺寸都要比电子的平均自由程小，电子在三个方向上都不能自由运动，能量在三个方向上都是量子化的。 半导体材料 由于上述的原因，电子的态密度函式也发生了变化，块体材料是抛物线，电子在这上面可以自由运动；如果是量子点材料，它的态密度函式就像是单个的分子、原子那样，完全是孤立的 函式分布，基于这个特点，可制造功能强大的量子器件。 大规模积体电路的存储器是靠大量电子的充放电实现的。大量电子的流动需要消耗很多能量导致晶片发热，从而限制了集成度，如果采用单个电子或几个电子做成的存储器，不但集成度可以提高，而且功耗问题也可以解决。雷射器效率不高，因为雷射器的波长随着温度变化，一般来说随着温度增高波长要红移，所以光纤通信用的雷射器都要控制温度。如果能用量子点雷射器代替现有的量子阱雷射器，这些问题就可迎刃而解了。 半导体材料 基于GaAs和InP基的超晶格、量子阱材料已经发展得很成熟，广泛地套用于光通信、移动通讯、微波通讯的领域。量子级联雷射器是一个单极器件，是近十多年才发展起来的一种新型中、远红外光源，在自由空间通信、红外对抗和遥控化学感测等方面有着重要套用前景。它对MBE制备工艺要求很高，整个器件结构几百到上千层，每层的厚度都要控制在零点几个纳米的精度，中国在此领域做出了国际先进水平的成果；又如多有源区带间量子隧穿输运和光耦合量子阱雷射器，它具有量子效率高、功率大和光束质量好的特点，中国已有很好的研究基础；在量子点（线）材料和量子点雷射器等研究方面也取得了令国际同行瞩目的成绩。 半导体材料 材料中的杂质和缺陷 杂质控制的方法大多数是在晶体生长过程中同时掺入一定类型一定数量的杂质原子。这些杂质原子最终在晶体中的分布，除了决定于生长方法本身以外，还决定于生长条件的选择。例如用提拉法生长时杂质分布除了受杂质分凝规律的影响外，还受到熔体中不规则对流的影响而产生杂质分布的起伏。此外,无论采用哪种晶体生长方法,生长过程中容器、加热器、环境气氛甚至衬底等都会引入杂质，这种情况称自掺杂。晶体缺陷控制也是通过控制晶体生长条件（例如晶体周围热场对称性、温度起伏、环境压力、生长速率等）来实现的。随着器件尺寸的日益缩小，对晶体中杂质分布的微区不均匀和尺寸为原子数量级的微小缺陷也要有所限制。因此如何精心设计，严格控制生长条件以满足对半导体材料中杂质、缺陷的各种要求是半导体材料工艺中的一个中心问题。 特性信息 特性参数 半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性，称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。常用的半导体材料的特性参数有：禁频宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。禁频宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然，对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。 半导体材料 特性要求 半导体材料的特性参数对于材料套用甚为重要。因为不同的特性决定不同的用途。 半导体材料 电晶体对材料特性的要求 ：根据电晶体的工作原理，要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率。用载流子迁移率大的材料制成的电晶体可以工作于更高的频率（有较好的频率回响）。晶体缺陷会影响电晶体的特性甚至使其失效。电晶体的工作温度高温限决定于禁频宽度的大小。禁频宽度越大，电晶体正常工作的高温限也越高。 光电器件对材料特性的要求：利用半导体的光电导（光照后增加的电导）性能的辐射探测器所适用的辐射频率范围与材料的禁频宽度有关。材料的非平衡载流子寿命越大，则探测器的灵敏度越高，而从光作用于探测器到产生回响所需的时间(即探测器的弛豫时间)也越长。因此，高的灵敏度和短的弛豫时间二者难于兼顾。对于太阳能电池来说，为了得到高的转换效率，要求材料有大的非平衡载流子寿命和适中的禁频宽度(禁频宽度于1.1至1.6电子伏之间最合适)。晶体缺陷会使半导体发光二极体、半导体雷射二极体的发光效率大为降低。 温差电器件对材料特性的要求：为提高温差电器件的转换效率首先要使器件两端的温差大。当低温处的温度（一般为环境温度）固定时，温差决定于高温处的温度，即温差电器件的工作温度。为了适应足够高的工作温度就要求材料的禁频宽度不能太小，其次材料要有大的温差电动势率、小的电阻率和小的热导率。 材料工艺 半导体材料特性参数的大小与存在于材料中的杂质原子和晶体缺陷有很大关系。例如电阻率因杂质原子的类型和数量的不同而可能作大范围的变化，而载流子迁移率和非平衡载流子寿命 一般随杂质原子和晶体缺陷的增加而减小。另一方面，半导体材料的各种半导体性质又离不开各种杂质原子的作用。而对于晶体缺陷，除了在一般情况下要尽可能减少和消除外，有的情况下也希望控制在一定的水平，甚至当已经存在缺陷时可以经过适当的处理而加以利用。为了要达到对半导体材料的杂质原子和晶体缺陷这种既要限制又要利用的目的，需要发展一套制备合乎要求的半导体材料的方法，即所谓半导体材料工艺。这些工艺大致可概括为提纯、单晶制备和杂质与缺陷控制。 半导体材料 半导体材料的提纯“主要是除去材料中的杂质。提纯方法可分化学法和物理法。化学提纯是把材料制成某种中间化合物以便系统地除去某些杂质，最后再把材料（元素）从某种容易分解的化合物中分离出来。物理提纯常用的是区域熔炼技术，即将半导体材料铸成锭条，从锭条的一端开始形成一定长度的熔化区域。利用杂质在凝固过程中的分凝现象，当此熔区从一端至另一端重复移动多次后，杂质富集于锭条的两端。去掉两端的材料，剩下的即为具有较高纯度的材料（见区熔法晶体生长）。此外还有真空蒸发、真空蒸馏等物理方法。锗、矽是能够得到的纯度最高的半导体材料，其主要杂质原子所占比例可以小于百亿分之一。 套用发展 早期套用 半导体的第一个套用就是利用它的整流效应作为检波器，就是点接触二极体（也俗称猫胡子检波器，即将一个金属探针接触在一块半导体上以检测电磁波）。除了检波器之外，在早期，半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探测器等，半导体的四个效应都用到了。 半导体材料 从1907年到1927年，美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。1931年，兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池。1932年，德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅等半导体红外探测器，在二战中用于侦探飞机和船舰。二战时盟军在半导体方面的研究也取得了很大成效，英国就利用红外探测器多次侦探到了德国的飞机。 发展现状 相对于半导体设备市场，半导体材料市场长期处于配角的位置，但随着晶片出货量增长，材料市场将保持持续增长，并开始摆脱浮华的设备市场所带来的阴影。按销售收入计算， 日本保持最大半导体材料市场的地位。然而台湾、ROW、韩国也开始崛起成为重要的市场，材料市场的崛起体现了器件制造业在这些地区的发展。晶圆制造材料市场和封装材料市场双双获得增长，未来增长将趋于缓和，但增长势头仍将保持。 半导体材料 美国半导体产业协会(SIA)预测，2008年半导体市场收入将接近2670亿美元，连续第五年实现增长。无独有偶，半导体材料市场也在相同时间内连续改写销售收入和出货量的记录。晶圆制造材料和封装材料均获得了增长，预计今年这两部分市场收入分别为268亿美元和199亿美元。 日本继续保持在半导体材料市场中的领先地位，消耗量占总市场的22%。2004年台湾地区超过了北美地区成为第二大半导体材料市场。北美地区落后于ROW(RestofWorld)和韩国排名第五。ROW包括新加坡、马来西亚、泰国等东南亚国家和地区。许多新的晶圆厂在这些地区投资建设，而且每个地区都具有比北美更坚实的封装基础。 晶片制造材料占半导体材料市场的60%，其中大部分来自矽晶圆。矽晶圆和光掩膜总和占晶圆制造材料的62%。2007年所有晶圆制造材料，除了湿化学试剂、光掩模和溅射靶，都获得了强劲增长，使晶圆制造材料市场总体增长16%。2008年晶圆制造材料市场增长相对平缓，增幅为7%。预计2009年和2010年，增幅分别为9%和6%。 半导体材料市场发生的最重大的变化之一是封装材料市场的崛起。1998年封装材料市场占半导体材料市场的33%，而2008年该份额预计可增至43%。这种变化是由于球栅阵列、晶片级封装和倒装晶片封装中越来越多地使用碾压基底和先进聚合材料。随着产品便携性和功能性对封装提出了更高的要求，预计这些材料将在未来几年内获得更为强劲的增长。此外，金价大幅上涨使引线键合部分在2007年获得36%的增长。 与晶圆制造材料相似，半导体封装材料在未来三年增速也将放缓，2009年和2010年增幅均为5%，分别达到209亿美元和220亿美元。除去金价因素，且碾压衬底不计入统计，实际增长率为2%至3%。 战略地位 20世纪中叶，单晶矽和半导体电晶体的发明及其矽积体电路的研制成功，导致了电子工业革命；20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs雷射器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了资讯时代。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”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和套用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、 *** 纵和制造功能强大的新型器件与电路，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。

意法半导体（ST）集团于1987年成立，是由义大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司。意法半导体是世界最大的半导体公司之一，2006年全年收入98.5亿美元，2007年前半年公司收入46.9亿美元。

基本介绍公司名称 ：意法半导体集团 外文名称 ：STMicroelectronics 总部地点 ：瑞士 成立时间 ：1988年6月 经营范围 ：半导体等 简称 ：ST 公司概况,产品阵容,研发制造,跨国联盟,卓越原则,基本情况,产品范围,专用产品,片上系统,定制晶片,标准产品,微控制器,安全IC,存储器,分立器件,标准产品,存储器,智慧型电源,标准器件,分立器件,RF,实时时钟,ST联盟,ST大学,大学简介,课程,中国联合, 公司概况 意法公司销售收入在半导体工业第七大高速增长市场之间分布均衡（五大市场占2007年销售收入的百分比）：通信（35%），消费（17%），计算机（16%），汽车（16%），工业（16%）。据最新的工业统计数据，意法半导体(STMicroelectronics)是全球第五大半导体厂商，在很多市场居世界领先水平。例如，意法半导体是世界第一大专用模拟晶片和电源转换晶片制造商，世界第一大工业半导体和机顶盒晶片供应商，而且在分立器件、手机相机模组和车用积体电路领域居世界前列。 产品阵容 以多媒体套用一体化和电源解决方案的市场领导者为目标，意法半导体拥有世界上最强大的产品阵容，既有智慧财产权含量较高的专用产品，也有多领域的创新产品，例如分立器件、高性能微控制器、安全型智慧卡晶片、微机电系统（MEMS）器件。 在移动多媒体、机顶盒和计算机外设等要求严格的套用领域，意法半导体是利用平台式设计方法开发复杂IC的开拓者，并不断对这种设计方法进行改进。意法半导体拥有比例均衡的产品组合，能够满足所有微电子用户的需求。全球战略客户的系统级晶片(SoC)项目均指定意法半导体为首选合作伙伴，同时公司还为本地企业提供全程支持,以满足本地客户对通用器件和解决方案的需求。 意法半导体已经公布了与英特尔和Francisco Partners合资成立一个独立的半导体公司的合作意向，名为Numonyx的新公司将主要提供消费电子和工业设备用非易失存储器解决方案。 研发制造 自创办以来，意法半导体在研发的投入上从未动摇过，被公认为半导体工业最具创新力的公司之一。制造工艺包括先进的CMOS逻辑（包括嵌入式存储器的衍生产品）、混合信号、模拟和功率制造工艺。在先进的CMOS领域，意法半导体将与IBM联盟合作开发下一代制造工艺，包括32nm 和 22nm CMOS工艺开发、设计实现技术和针对300mm晶圆制造的先进研究，此外，意法半导体和IBM还将利用位于法国Crolles的300mm生产设施开发高附加值的CMOS衍生系统级晶片技术。 意法半导体在全球拥有一个巨大的晶圆前后工序制造网路（前工序指晶圆制造，后工序指组装、封装和测试）。公司正在向轻资金密集型制造战略转型，最近公布了关闭一些旧工厂的停产计画。目前，意法半导体的主要晶圆制造厂位于义大利的Agrate Brianza和Catania、法国的Crolles、Rousset和Tours、美国的Phoenix和Carrollton，以及新加坡。位于中国、马来西亚、马尔它、摩洛哥和新加坡的高效封装测试厂为这些先进的晶圆厂提供强有力的后工序保障。 跨国联盟 意法半导体发展了一个全球战略联盟网路，包括与大客户合作开发产品、与客户和半导体厂商合作开发技术、与主要供应商合作开发设备和CAD工具。此外，意法半导体还与全球名牌大学和知名研究机构开展各种研究项目，通过学术研究促进工业研发活动。意法半导体还担纲MEDEA+等欧洲先进技术研究计画和ENIAC（欧洲纳米技术计画顾问委员会）等工业计画。 卓越原则 意法半导体是世界上第一个认识到环境责任重要性的国际半导体公司之一，早在上个世纪90年代就开始公司的环境责任行动，此后，在环境问题上取得了令人嘱目的进步，例如，在1994年到2006年间，每个生产单位能耗降低47%，CO2排放量降低61%。此外，意法半导体远远走在了现有法规的前面，在制造过程中几乎完全摒弃了铅、镉和汞等有害物质。自1991年起，在质量、公司管理、社会问题和环保等公司责任方面，各地区公司因为表现卓越而荣获100多项奖励。 基本情况 意法半导体（ST）公司成立于1987年，是义大利SGS半导体公司和法国汤姆逊半导体合并后的新企业，从成立之初至今，ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自1999年起，ST始终是世界十大半导体公司之一。 整个集团共有员工近50,000名，拥有16个先进的研发机构、39个设计和套用中心、15主要制造厂，并在36个国家设有78个销售办事处。 公司总部设在瑞士日内瓦，同时也是欧洲区以及新兴市场的总部；公司的美国总部设在德克萨斯州达拉斯市的卡罗顿；亚太区总部设在新加坡；日本的业务则以东京为总部；大中国区总部设在上海，负责香港、大陆和台湾三个地区的业务。 自1994年12月8日首次完成公开发行股票以来，意法半导体已经在纽约证券交易所（交易代码：STM）和泛欧巴黎证券交易所挂牌上市，1998年6月，又在义大利米兰证券交易所上市。意法半导体拥有近9亿股公开发行股票，其中约71.1%的股票是在各证券交易所公开交易的。另外有27.5%的股票由意法半导体控股II B.V.有限公司持有，其股东为Finmeanica和CDP组成的义大利Finmeanica财团和Areva及法国电信组成的法国财团；剩余1.4%的库藏股由意法半导体公司持有。 产品范围 意法半导体是业内半导体产品线最广的厂商之一，从分立二极体与电晶体到复杂的片上系统（SoC）器件，再到包括参考设计、套用软体、制造工具与规范的完整的平台解决方案，其主要产品类型有3000多种，。意法半导体是各工业领域的主要供应商，拥有多种的先进技术、智慧财产权（IP）资源与世界级制造工艺。 半导体产品大体上可分为两类：专用产品和标准产品。专用产品从半导体制造商以及用户和第三方整合了数量众多的专有IP，这些使其区别于市场上的其他产品，例如： 片上系统（SoC）产品 定制与半定制电路 专用标准产品(ASSP)，如：无线套用处理器、机顶盒晶片及汽车IC 微控制器 智慧卡IC 专用存储器 专用分立器件 (ASD™) 一旦客户在套用中使用了专用产品，如果不修改硬体和软体设计，通常就不能进行产品替换。 相反，标准产品是实现某种特定的常用功能的器件，这些器件一般由几个供应商提供。通常，制造商推出的标准产品可以被其他制造商的同类产品所取代，供应商间的差别主要在于成本与客户服务上。然而，一旦套用设计被冻结，标准器件在性能最佳化方面也将变成唯一的器件。 标准产品包括： 分立器件，如电晶体、二极体与晶闸管 功率电晶体，如MOSFET、Bipolar与IGBT 模拟电路构建模组，如运算放大器、比较器、稳压器与电压参考电路 标准逻辑功能与接口 众多存储器产品，如标准或串列NOR快闪记忆体、NAND快闪记忆体、EPROM/EEPROM及非易失性RAM 射频分立器件及IC 自成立时起，意法半导体就成功的实现了在市场开拓方面的平衡，将差分化的专用产品（这些产品通常不容易受到市场周期的影响）与传统的标准产品（这些产品要求较少的研发投入和生产资本密集度）相结合。意法半导体多样化的产品系列避免了对通用产品或专用产品的过分依赖。 专用产品 片上系统 专用产品系列中最复杂的就是SoC器件，该器件在单个晶片上集成了完整的系统。很多情况下，这意味着整个套用的集成，也就是说器件整合了除存储器、无源元件与显示器等无需集成的组件外的所有电子电路。然而，通常在单个晶片上集成整个系统并不是最经济的解决方案，因此SoC这个术语也用于指那些集成了大部分系统的晶片。 SoC技术拓展了半导体行业在一个给定的矽片上持续增加电晶体数目的能力。然而它还涉及很多其他因素，包括系统知识、软体技术、架构创新、设计、验证、调试及测试方法。随着半导体器件在电子设备中的普及其对设备性能、价格、开发时间的重要影响，设备制造商对半导体供应商提供的完整平台解决方案的依赖性也越来越高。如今，半导体供应商可以给客户提供完整地解决方案，包括定制的参考设计、完整的软体包（含有底层驱动软体、嵌入式作业系统以及中间件和套用软体）。 很多SoC产品仅使用CMOS技术就可以制造，但完整的SoC制造技术要求具有将COMS、bipolar、非易失性存储器、功率DMOS及微型机电系统(MEMS)之类的基础技术整合到面向系统的技术（这种技术整合了两种或更多的基础技术）中的能力。多年来，意法半导体一直是开发与采用这些面向系统的技术领域的全球领导者。 SoC器件通常集成一个或多个处理器核，意法半导体为客户提供了世界上最广泛的处理器核，包括主要用于无线与汽车套用的基于32位高性能ARM和基于PowerPC的产品。意法半导体在处理器核技术上采用了开放式方法，旨在为客户提供最合适的处理器核，而不论它是专利的、联合开发的或是第三方授权的。 定制晶片 定制与半定制IC都是为特殊用户而设计的，但它们的设计与制造方法不同。半定制晶片是包含了一系列电路单元的通用晶片，这些单元能够以多种方式实现互连，从而实现想要的功能。而定制晶片则是从零开始设计的。一些客户更喜欢设计自己的晶片（特别是包含了珍贵的IP的晶片）并根据成本、产能分配及先前的业务关系等标准，与晶片制造商达成契约制造。而其他一些客户则更愿意与晶片供应商就设计和制造这两方面达成协定，因此，这儿存在着一系列中间关系。 意法半导体提供了一系列利用世界级制造机械、无与伦比的半导体工艺技术，广泛而深入的IP系列和领先的设计方法的定制与半定制服务。这些成功案例就是采用复杂晶片，推动了大型项目，如美国的XM数字卫星无线电服务与为电子行业的各部分的战略伙伴而提供的领先的解决方案。 标准产品 ASSP(专用标准产品)是为在特殊套用中使用而设计的积体电路。实例包括数字机顶盒晶片、CMOS成像IC、电机控制电路与无线套用处理器。与为单用户的特殊套用而设计的定制IC不同，ASSP是为众多用户通用的特殊套用而设计的。很多ASSP是在与特殊客户密切合作的基础上开发出来的，即使相应器件可能会在开放市场上提供。通过以这种方式与客户合作，意法半导体能够保证其开发的产品与技术能很好地与不断变化的工业需求相匹配。 意法半导体的产品系列包括多种类型的ASSP，针对无线通信与网路、数字消费类、电脑外设、汽车、工业及智慧卡等的主要增长业务套用进行了最佳化。通过提供晶片组与完整的参考平台、公认的软体包与开发套件，公司使得其用户能够快速而经济地开发并区分其产品。 意法半导体的ASSP，包括从移动成像到多媒体处理，再到功率管理和手提式及网路连线的各种套用，满足了广泛的电信套用需求。公司提供了用于广泛的数字消费类套用的元器件，特别侧重于机顶盒、数位电视与数位相机等套用。 在电脑外设领域中，意法半导体主要集中在数据存储、列印、可视显示器、PC主机板的电源管理和电源。广泛的意法半导体ASSP功率/复杂的数字汽车系统，如引擎控制、汽车安全设备、车门模组及车载信息娱乐系统等。公司还提供用于工厂自动化系统的工业IC、用于照明和电池充电的晶片、或电源器件以及用于高级智慧卡套用的晶片。 微控制器 意法半导体的微控制器提供了各类套用，从那些首先要求成本最低的套用到需要强大实时性能与高级语言支持的套用。意法半导体全面的产品系列包含了功能强大的带有标准通信接口的8位通用快闪记忆体微控制器，如USB、CAN、LIN、UART、I2C及SPI；专用8位微控制器，可用于无刷电机控制、低噪音模组转换器（LNB）、智慧卡读卡器、USB接口的快闪记忆体驱动器和可程式系统存储器（PSM），此存储器在单晶片上集成了存储器，微控制器和可程式逻辑单元；16位的工控标准器件和基于高性能32位ARM核心的快闪记忆体控制器，具有卓越的低功耗特性及高级通信外设（包括乙太网、USB与CAN）。 意法半导体专用的微控制器解决方案有助于加速新兴的低数据率无线网路的开发，如实时定位系统（RTLS）和用于远程监视和控制的Zigbee平台。 安全IC 意法半导体为智慧卡和委托产品套用领域，连同广泛的高速产品系列、可共同使用的片上作业系统（SoC）解决方案提供了完整的安全微控制器和存储器。产品用于各类智慧卡套用，从最简单的电话卡到要求最严格的SIM与Pay-TV卡。安全性一直是意法半导体的一项专门技术，多项正式的安全证明、标准化的成员资格、意法半导体安全IC产品在许多领域（包括银行、IT安全性、电子 *** 、公共运输和移动通信）的成功套用有力的证明了这一点。 存储器 虽然众多存储器产品是标准产品，但意法半导体利用其在非易失性存储器技术领域的优势及其与领先用户间稳固的关系，开发出了各种专用EEPROM和快闪记忆体。与领先的OEM合作，意法半导体开发出了针对手机、汽车引擎控制、PC BIOS、机顶盒与硬碟驱动器之类的特殊套用进行了最佳化的创新产品。 分立器件 ASD产品基于在矽片晶元的顶端与底端实现的垂直或水平双极型架构。ASD™ 技术使得意法半导体能为市场带来各类产品，这些产品可处理大双向电流、保持高电压，并可在单晶片中集成各类分立元件。ASD技术是通用保护元器件、ESD保护器件、EMI滤波器与具有内置过压保护的AC开关的理想解决方案。随着近期工艺的升级，ASD技术允许在单晶片中集成多个分立元器件和无源元件（如电阻、电容与电感），从而产生了IPAD系列（集成无源与有源器件）。ASD的主要套用领域是无线与固定线路通信、家电、PC及外设。 标准产品 存储器 意法半导体为领先套用提供了业内最广泛的存储解决方案。意法半导体是非易失性存储器的主要供应商，包括：NOR和NAND 快闪记忆体。 快闪记忆体组合了高密度及电可擦除性。它们普遍套用于各种数字套用中，如手机、数位相机、数位电视、机顶盒、汽车引擎控制等，这些套用需要在系统可程式能力，并需要即使在没有电源的情况下也要保留数据。 作为全球三大NOR快闪记忆体供应商之一，意法半导体提供了两种主要的快闪记忆体类型：NOR及NAND。NOR快闪记忆体架构提供快速读取性能，是在手机和其他电子器件中进行代码存储与直接片上执行的理想之选。然而，对于高密度数据存储，NAND快闪记忆体较高的密度与编程吞吐量使其成为首选。 意法半导体的非易失性存储器系列还包括EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、串列快闪记忆体及非易失性RAM(Random Aess Memory)。 其他意法半导体的存储器产品还包含多种RFID IC。跟所有标准器件一样，成本与客户服务是供应商之间的主要差异，而意法半导体正在全力最佳化这两个方面。 对于既需要快速代码读取又需要高密度的套用（如现今的多功能手机），意法半导体同样提供了先进的多晶片解决方案，在单晶片封装内组合了不同类型的存储器。 智慧型电源 意法半导体的电源器件满足了对于整合了信号处理部件（模拟和/或数字）和电动促动器的功率解决方案不断增长的需求。此设计能力不仅提供了独有的经济优势，同时还提供了稳定性、电磁性能和降低空音与重量等方面的提高。智慧型电源作为一个专业术语，包括了多种横向及纵向的技术，这些技术在在汽车市场尤其起到至关重要的作用。 VIPower(垂直智慧型电源)是众多专利智慧型电源技术的总称，这些技术中，分立的电源结构现模拟和数字控制及诊断电流相结合，从而使器件可以将分立技术的强劲性与电流的控制与诊断功能相结合。意法半导体的BCD（双极-CMOS-DMOS）生产技术结合了双极、CMOS和DMOS工艺，允许集成越来越多的系统基本功能，如电压稳压器、通信接口以及一个单独元件中的多负载驱动器。 标准器件 意法半导体标准线性器件与逻辑IC由广泛的知名标准器件及针对高度集成、空间有限的套用创新的专用器件组成。产品范围包括逻辑功能、接口、运算放大器、比较器、低功耗音频放大器、通信电路（高速模拟、红外线与RF）、功率管理器件、稳压器与参考电路、微处理器复位与监视器、模拟与数字开关、功率开关、VFD驱动器及高亮度LED驱动器。 分立器件 意法半导体是世界领先的分立功率器件供应商之一，产品范围包含MOSFET (包括运用创新的MDmeshTM第二代技术的器件)、双极电晶体、IGBT、肖特基与超快速恢复双极工艺二极体、三端双向可控矽开关及保护器件。此外，意法半导体的专利IPAD（集成有源和无源器件）技术，允许在单个晶片中整合多个有源和无源元件 RF 意法半导体的RF产品包括可以用于ISM（工业科学和医疗），手机基站之类的套用中的功率RF电晶体。 实时时钟 意法半导体提供了完整的低功耗实时时钟（RTC）产品线，从输入级产品到具有微处理器监视功能、SRAM、非易失性特性与通用减少检测管教实现的高级数据保护的高端RTC。嵌入式软体校准每个月的精度误差仅为2秒。 ST联盟 战略联盟和行业合作 自诞生以来，意法半导体公司成了创建战略联盟的先锋，并在发展与用户、供应商、竞争者、大学、研究机构和欧洲研究项目的关系方面得到了大家的公认。战略联盟和行业合作对于在半导体行业中取得成功变得越来越重要。 意法半导体公司(STMicroelectronics)已经跟包括Alcatel、Bosch、Hewlett-Packard、Marelli、Nokia、Nortel、Pioneer、Seagate、Siemens VDO、Thomson和Western Digital等在内的用户成立了几个战略联盟。用户联盟为意法半导体公司提供了宝贵的系统和套用专长及进入主要产品市场的途径，同时使得它的用户能够分担产品开发的风险，而且还能使用意法半导体公司的工艺技术和生产设施。意法半导体公司现在正在积极利用其丰富的经验和技术来扩展其面向美国、欧洲和亚洲顶级OEM的用户联盟的数量。 在继续在激烈的销售竞争中打拼的同时，与其它半导体行业制造商合作使得意法半导体公司能够增加其对高昂的研究与开发以及生产资源的投资，从而实现技术开发的互利互惠。 意法半导体公司是无线技术领域内的常胜将军，2002年与Texas Instruments合作制定和推广无线套用处理器接口的开放式标准。该创新现已扩展到更多公司，并且以MIPI联盟（创始成员有ST、ARM、Nokia和Texas Instruments）著称。联盟现在拥有超过92个成员，合作成为移动行业的领袖，其目标是制定和推广移动套用处理器接口的开放式标准。 非易失性存储器是意法半导体公司的一个战略产品部门。在该领域中，意法半导体公司已与Hynix合作了4年，联合开发了NAND Flash技术和产品。至于NOR Flash，其已与Intel就无线套用的产品指标结成了战略联盟。并且，最近与Freescale签订协定，联合开发带有嵌入式Flash（采用90nm技术制造而成）的微控制器。 意法半导体公司还与领先供应商制定了联合开发计画，如Air Liquide、Applied Materials、ASM Lithography、Axalto、Canon、Hewlett-Packard、KLA-Tencor、LAM Research、MEMC、Teradyne和Wacker，以及包括Cadence、CoWare和Synopsys在内的领先电子设计自动化（EDA）工具制造商。 至于联合研究与开发计画，意法半导体公司还加入了欧洲合作研究计画，如MEDEA+（微电子技术及其套用领域高级合作研究与开发的泛欧计画）和ITEA2（欧洲发展信息技术，软体密集型系统和服务的高级竞争前研究与开发的战略性泛欧计画）。意法半导体公司还在最近创办的欧洲技术平台 - ENIAC（欧洲纳电子行动顾问委员会，用于提供纳电子的战略性研究方向）和ARTEMIS（嵌入式智慧型与系统先进研究和技术，其作用跟嵌入式系统类似） - 中起主导作用。并且，意法半导体公司还与全球众多大学合作，包括欧洲、美国和中国的大学以及主要研究机构，如CEA-Leti和IMEC。 至于制造业，1998年意法半导体公司在中国深圳建立了其后端组装和测试厂。该厂属于意法半导体公司与深圳市海达克实业有限公司（SHIC）共同组建的合资公司性质。2004年，意法半导体公司与Hynix签署并发表了合资协定，在中国无锡建立前端存储器制造厂。合资公司是公司间NAND Flash工艺/产品联合开发关系的延伸，拥有拟于2006年底投入生产的200-mm晶圆生产线和拟于2007年投入生产的300-mm晶圆生产线。 ST大学 大学简介 以管理和现场培训需求为基准，ST大学开发并部署了在企业范围内进行的战略型培训项目。ST大学与ST的各个培训机构密切合作，推出了用于满足ST和ST大学不断变化的培训需求的培训项目课程。 在ST大学培训目录中，只有一个培训项目是同时面向ST员工和外部工程师的。该技术课程的主要目的是发展微电子制造管理领域中的技术专长。 这个独特的项目是由意法半导体公司和法国2家知名工学院 - “L’Ecole Nationale Supérieure des Mines” de Saint-Etienne 与 “l’Ecole Centrale” Marseille - 合作推出的。它为在当今要求严苛的微电子行业中起着重要作用的工程师提供技术和管理技能。为了跟上微电子行业领先技术的步伐，ST大学每年都会在业内专家、学者和研究员的支持下对整个项目进行改进。ST大学发展并改善了理论课程与套用之间的关系，以及ST业内专家和ST供应商的参与。 课程 该项目分为2个主要部分： 第1部分：着重介绍下列3个领域的基础知识和套用课程： 器件和技术：物理特征工具和制造工艺步骤。 积体电路的开发：设计工具、测试和后端 *** 作。 生产和管理工具：生产设备管理、生产技术、可靠性和质量系统。 第2部分：为期6个月的公司（主要是在ST）实习，着重学习和项目有关的特定科目。 中国联合 意法半导体(STMicroelectronics，简称ST)与中国第一汽车股份有限公司(一汽，FAW)宣布在汽车电子技术领域进行合作，同时在一汽技术中心成立一汽—意法半导体汽车电子联合实验室。联合实验室将面向先进的汽车电子技术方案，研发范围包括动力总成、底盘、安全系统、车身、汽车信息娱乐系统、新能源技术等。一汽将在其先进的汽车电子研发平台内引入意法半导体的微控制器(MCU)、专用标准产品(ASSP)和智慧型驱动晶片。 联合实验室的主要研发方向是先进的汽车电子套用。借助意法半导体的汽车电子研发经验、技术优势、产品(如意法半导体的PowerPC系列32位微控制器和发动机管理系统高集成晶片)、原型设计和技术支持，联合实验室将推动双方在汽车电子技术方面的合作研发，例如，ECU(发动机控制单元)、TCU(变速器控制单元)和EPS(电动助力转向系统)，这些研发成果将增强一汽下一代汽车的市场竞争力。 一汽集团副总工程师兼技术中心主任李骏表示：“中国汽车销售量连续三年居全球首位，随着消费者对汽车安全性和舒适度越来越关注，汽车电子市场也在高速增长，中国是一个巨大的汽车半导体市场。一汽与意法半导体建立联合实验室，有助于推动双方的深入合作，提升一汽汽车电子的核心竞争力，促进汽车电子产品的自主创新能力。” 意法半导体大中国与南亚区汽车产品部市场与套用经理Edoardo Merli表示：“我们非常高兴能够与中国领先的汽车OEM厂商一汽合作。意法半导体作为2011年中国排名第一[1]、全球第三[2]的汽车晶片供应商，在动力总成、车身、安全、信息娱乐和车载多媒体方面具有很大的优势，这种优势得到了中国汽车厂商的认可。我们相信，双方的合作也将加强意法半导体在中国汽车电子业的领先地位。”

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