衬底与外延片晶圆片的关系:
晶圆制备包括衬底制备和外延工艺两大环节。
衬底(substrate)是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片,衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件,也可以进行外延工艺加工生产外延片。
外延(epitaxy)是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程,新单晶可以与衬底为同一材料,也可以是不同材料。
外延是半导体工艺当中的一种。在bipolar工艺中,硅片最底层是P型衬底硅(有的加点埋层);然后在衬底上生长一层单晶硅,这层单晶硅称为外延层。
再后来在外延层上注入基区、发射区等等。最后基本形成纵向NPN管结构:外延层在其中是集电区,外延上面有基区和发射区。外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。因有些厂只做外延之后的工艺生产,所以他们买别人做好外延工艺的外延片来接着做后续工艺。
产品简介:
半导体制造商主要用抛光Si片(PW)和外延Si片作为IC的原材料。20世纪80年代早期开始使用外延片,它具有标准PW所不具有的某些电学特性并消除了许多在晶体生长和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。
历史上,外延片是由Si片制造商生产并自用,在IC中用量不大,它需要在单晶Si片表面上沉积一薄的单晶Si层。一般外延层的厚度为2~20μm,而衬底Si厚度为610μm(150mm直径片和725μm(200mm片)。
7nm不是工艺极限,而是物理极限。要做个小于7nm的器件并不难,大不了用ebeam lith。但是Si晶体管小于7nm,隔不了几层原子,遂穿导致漏电问题就无法忽略,做出来也没法用。
芯片上集成了太多太多的晶体管,晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极,晶体管的源极和漏极之间基于硅元素连接。随着晶体管的尺寸逐步缩小,源极和漏极之间的沟道也会随之缩短,当沟道缩短到一定程度时,量子隧穿效应就会变得更加容易。
晶体管便失去了开关的作用,逻辑电路也就不复存在了。2016年的时候,有媒体在网络上发布一篇文章称,“厂商在采用现有硅材料芯片的情况下,晶体管的栅长一旦低于7nm、晶体管中的电子就很容易产生量子隧穿效应,这会给芯片制造商带来巨大的挑战”。所以,7nm工艺很可能,而非一定是硅芯片工艺的物理极限。
现在半导体工业上肯定是优先修改结构,但是理论上60mV/decade这个极限是目前半导体无法越过的。真正的下一代半导体肯定和现在的半导体有着完全不同的工作原理,无论是TFET还是MIFET或者是别的什么原理,肯定会取代目前的半导体原理。
扩展资料
难点以及所存在的问题
半导体制冷技术的难点半导体制冷的过程中会涉及到很多的参数,任何一个参数对冷却效果都会产生影响。实验室研究中,由于难以满足规定的噪声,就需要对实验室环境进行研究。半导体制冷技术是基于粒子效应的制冷技术,具有可逆性。所以,在制冷技术的应用过程中,冷热端就会产生很大的温差,对制冷效果必然会产生。
其一,半导体材料的优质系数不能够根据需要得到进一 步的提升,这就必然会对半导体制冷技术的应用造成影响。
其二,对冷端散热系统和热端散热系统进行优化设计,依然处于理论阶段,没有在应用中更好地发挥作用,这就导致半导体制冷技术不能够根据应用需要予以提升。
其三,半导体制冷技术对于其他领域以及相关领域的应用存在局限性,所以,半导体制冷技术使用很少,对于半导体制冷技术的研究没有从应用的角度出发,就难以在技术上扩展。
其四,市场经济环境中,科学技术的发展,半导体制冷技术要获得发展,需要考虑多方面的问题。重视半导体制冷技术的应用,还要考虑各种影响因素,使得该技术更好地发挥作用。
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