半导体有那几种封装形式

1、BGA(ball grid array)

球形触点陈列，表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸点陈列载体(PAC)。引脚可超过200，是多引脚LSI 用的一种封装。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如，引脚中心距为1.5mm 的360 引脚 BGA 仅为31mm 见方；而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。而且BGA 不 用担心QFP 那样的引脚变形问题。该封装是美国Motorola 公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有可能在个人计算机中普及。最初，BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm，引脚数为225。现在也有一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。BGA 的问题是回流焊后的外观检查。现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。有的认为，由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为GPAC(见OMPAC 和GPAC)。

2、BQFP(quad flat package with bumper)

带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一，在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫)以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中采用此封装。引脚中心距0.635mm，引脚数从84 到196 左右(见QFP)。

3、碰焊PGA(butt joint pin grid array)

表面贴装型PGA 的别称(见表面贴装型PGA)。

4、C－(ceramic)

表示陶瓷封装的记号。例如，CDIP 表示的是陶瓷DIP。是在实际中经常使用的记号。

5、Cerdip

用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECL RAM，DSP(数字信号处理器)等电路。带有玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有EPROM 的微机电路等。引脚中心距2.54mm，引脚数从8 到42。在日本，此封装表示为DIP－G(G 即玻璃密封的意思)。

6、Cerquad

表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷QFP，用于封装DSP 等的逻辑LSI 电路。带有窗口的Cerquad 用于封装EPROM 电路。散热性比塑料QFP 好，在自然空冷条件下可容许1.5～ 2W 的功率。但封装成本比塑料QFP 高3～5 倍。引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm 等多种规格。引脚数从32 到368。

7、CLCC(ceramic leaded chip carrier)

带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形。

带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机电路等。此封装也称为QFJ、QFJ－G(见QFJ)。

8、COB(chip on board)

板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。虽然COB 是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB 和倒片焊技术。

9、DFP(dual flat package)

双侧引脚扁平封装。是SOP 的别称(见SOP)。以前曾有此称法，现在已基本上不用。

10、DIC(dual in-line ceramic package)

陶瓷DIP(含玻璃密封)的别称(见DIP).

11、DIL(dual in-line)

DIP 的别称(见DIP)。欧洲半导体厂家多用此名称。

12、DIP(dual in-line package)

双列直插式封装。插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP 是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。引脚中心距2.54mm，引脚数从6 到64。封装宽度通常为15.2mm。有的把宽度为7.52mm和10.16mm 的封装分别称为skinny DIP 和slim DIP(窄体型DIP)。但多数情况下并不加区分，只简单地统称为DIP。另外，用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP 也称为cerdip(见cerdip)。

13、DSO(dual small out-lint)

双侧引脚小外形封装。SOP 的别称(见SOP)。部分半导体厂家采用此名称。

14、DICP(dual tape carrier package)

双侧引脚带载封装。TCP(带载封装)之一。引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。由于利用的是TAB(自动带载焊接)技术，封装外形非常薄。常用于液晶显示驱动LSI，但多数为定制品。另外，0.5mm 厚的存储器LSI 簿形封装正处于开发阶段。在日本，按照EIAJ(日本电子机械工业)会标准规定，将DICP 命名为DTP。

15、DIP(dual tape carrier package)

同上。日本电子机械工业会标准对DTCP 的命名(见DTCP)。

16、FP(flat package)

扁平封装。表面贴装型封装之一。QFP 或SOP(见QFP 和SOP)的别称。部分半导体厂家采用此名称。

17、flip-chip

倒焊芯片。裸芯片封装技术之一，在LSI 芯片的电极区制作好金属凸点，然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。是所有封装技术中体积最小、最薄的一种。但如果基板的热膨胀系数与LSI 芯片不同，就会在接合处产生反应，从而影响连接的可靠性。因此必须用树脂来加固LSI 芯片，并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。

18、FQFP(fine pitch quad flat package)

小引脚中心距QFP。通常指引脚中心距小于0.65mm 的QFP(见QFP)。部分导导体厂家采用此名称。

19、CPAC(globe top pad array carrier)

美国Motorola 公司对BGA 的别称(见BGA)。

20、CQFP(quad fiat package with guard ring)

带保护环的四侧引脚扁平封装。塑料QFP 之一，引脚用树脂保护环掩蔽，以防止弯曲变形。在把LSI 组装在印刷基板上之前，从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状(L 形状)。这种封装在美国Motorola 公司已批量生产。引脚中心距0.5mm，引脚数最多为208 左右。

21、H-(with heat sink)

表示带散热器的标记。例如，HSOP 表示带散热器的SOP。

22、pin grid array(surface mount type)

表面贴装型PGA。通常PGA 为插装型封装，引脚长约3.4mm。表面贴装型PGA 在封装的底面有陈列状的引脚，其长度从1.5mm 到2.0mm。贴装采用与印刷基板碰焊的方法，因而也称为碰焊PGA。因为引脚中心距只有1.27mm，比插装型PGA 小一半，所以封装本体可制作得不怎么大，而引脚数比插装型多(250～528)，是大规模逻辑LSI 用的封装。封装的基材有多层陶瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。

23、JLCC(J-leaded chip carrier)

J 形引脚芯片载体。指带窗口CLCC 和带窗口的陶瓷QFJ 的别称(见CLCC 和QFJ)。部分半导体厂家采用的名称。

24、LCC(Leadless chip carrier)

无引脚芯片载体。指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。是高速和高频IC 用封装，也称为陶瓷QFN 或QFN－C(见QFN)。

25、LGA(land grid array)

触点陈列封装。即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。装配时插入插座即可。现已实用的有227 触点(1.27mm 中心距)和447 触点(2.54mm 中心距)的陶瓷LGA，应用于高速逻辑LSI 电路。LGA 与QFP 相比，能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。另外，由于引线的阻抗小，对于高速LSI 是很适用的。但由于插座制作复杂，成本高，现在基本上不怎么使用。预计今后对其需求会有所增加。

26、LOC(lead on chip)

芯片上引线封装。LSI 封装技术之一，引线框架的前端处于芯片上方的一种结构，芯片的中心附近制作有凸焊点，用引线缝合进行电气连接。与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的结构相比，在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm 左右宽度。

27、LQFP(low profile quad flat package)

薄型QFP。指封装本体厚度为1.4mm 的QFP，是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。

28、L－QUAD

陶瓷QFP 之一。封装基板用氮化铝，基导热率比氧化铝高7～8 倍，具有较好的散热性。封装的框架用氧化铝，芯片用灌封法密封，从而抑制了成本。是为逻辑LSI 开发的一种封装，在自然空冷条件下可容许W3的功率。现已开发出了208 引脚(0.5mm 中心距)和160 引脚(0.65mm中心距)的LSI 逻辑用封装，并于1993 年10 月开始投入批量生产。

29、MCM(multi-chip module)

多芯片组件。将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。根据基板材料可分为MCM－L，MCM－C 和MCM－D 三大类。MCM－L 是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高，成本较低。MCM－C 是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件，与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC 类似。两者无明显差别。布线密度高于MCM－L。MCM－D 是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al 作为基板的组件。布线密谋在三种组件中是最高的，但成本也高。

30、MFP(mini flat package)

小形扁平封装。塑料SOP 或SSOP 的别称(见SOP 和SSOP)。部分半导体厂家采用的名称。

31、MQFP(metric quad flat package)

按照JEDEC(美国联合电子设备委员会)标准对QFP 进行的一种分类。指引脚中心距为

0.65mm、本体厚度为3.8mm～2.0mm 的标准QFP(见QFP)。

32、MQUAD(metal quad)

美国Olin 公司开发的一种QFP 封装。基板与封盖均采用铝材，用粘合剂密封。在自然空冷条件下可容许2.5W～2.8W 的功率。日本新光电气工业公司于1993 年获得特许开始生产。

33、MSP(mini square package)

QFI 的别称(见QFI)，在开发初期多称为MSP。QFI 是日本电子机械工业会规定的名称。

34、OPMAC(over molded pad array carrier)

模压树脂密封凸点陈列载体。美国Motorola 公司对模压树脂密封BGA 采用的名称(见

BGA)。

35、P－(plastic)

表示塑料封装的记号。如PDIP 表示塑料DIP。

36、PAC(pad array carrier)

凸点陈列载体，BGA 的别称(见BGA)。

37、PCLP(printed circuit board leadless package)

印刷电路板无引线封装。日本富士通公司对塑料QFN(塑料LCC)采用的名称(见QFN)。引脚中心距有0.55mm 和0.4mm 两种规格。目前正处于开发阶段。

38、PFPF(plastic flat package)

塑料扁平封装。塑料QFP 的别称(见QFP)。部分LSI 厂家采用的名称。

39、PGA(pin grid array)

陈列引脚封装。插装型封装之一，其底面的垂直引脚呈陈列状排列。封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。在未专门表示出材料名称的情况下，多数为陶瓷PGA，用于高速大规模逻辑LSI 电路。成本较高。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从64 到447 左右。了为降低成本，封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。也有64～256 引脚的塑料PGA。

另外，还有一种引脚中心距为1.27mm 的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA)。(见表面贴装

型PGA)。

40、piggy back

驮载封装。指配有插座的陶瓷封装，形关与DIP、QFP、QFN 相似。在开发带有微机的设备时用于评价程序确认 *** 作。例如，将EPROM 插入插座进行调试。这种封装基本上都是定制品，市场上不怎么流通。

41、PLCC(plastic leaded chip carrier)

带引线的塑料芯片载体。表面贴装型封装之一。引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，

是塑料制品。美国德克萨斯仪器公司首先在64k 位DRAM 和256kDRAM 中采用，现在已经普及用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路。引脚中心距1.27mm，引脚数从18 到84。

J 形引脚不易变形，比QFP 容易 *** 作，但焊接后的外观检查较为困难。PLCC 与LCC(也称QFN)相似。以前，两者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。但现在已经出现用陶瓷制作的J 形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装(标记为塑料LCC、PCLP、P－LCC 等)，已经无法分辨。为此，日本电子机械工业会于1988 年决定，把从四侧引出J 形引脚的封装称为QFJ，把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN(见QFJ 和QFN)。

42、P－LCC(plastic teadless chip carrier)(plastic leaded chip currier)

有时候是塑料QFJ 的别称，有时候是QFN(塑料LCC)的别称(见QFJ 和QFN)。部分LSI 厂家用PLCC 表示带引线封装，用P－LCC 表示无引线封装，以示区别。

43、QFH(quad flat high package)

四侧引脚厚体扁平封装。塑料QFP 的一种，为了防止封装本体断裂，QFP 本体制作得 较厚(见QFP)。部分半导体厂家采用的名称。

44、QFI(quad flat I-leaded packgac)

四侧I 形引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装四个侧面引出，向下呈I 字。

也称为MSP(见MSP)。贴装与印刷基板进行碰焊连接。由于引脚无突出部分，贴装占有面积小于QFP。日立制作所为视频模拟IC 开发并使用了这种封装。此外，日本的Motorola 公司的PLL IC也采用了此种封装。引脚中心距1.27mm，引脚数从18 于68。

45、QFJ(quad flat J-leaded package)

四侧J 形引脚扁平封装。表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出，向下呈J 字形。是日本电子机械工业会规定的名称。引脚中心距1.27mm。材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ 多数情况称为PLCC(见PLCC)，用于微机、门陈列、DRAM、ASSP、OTP 等电路。引脚数从18 至84。陶瓷QFJ 也称为CLCC、JLCC(见CLCC)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机芯片电路。引脚数从32 至84。

46、QFN(quad flat non-leaded package)

四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。现在多称为LCC。QFN 是日本电子机械工业会规定的名称。封装四侧配置有电极触点，由于无引脚，贴装占有面积比QFP 小，高度比QFP低。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时，在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到QFP 的引脚那样多，一般从14 到100 左右。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外，还有0.65mm 和0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P－LCC 等。

47、QFP(quad flat package)

四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看，塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引脚LSI 封装。不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI 电路，而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。0.65mm 中心距规格中最多引脚数为304。日本将引脚中心距小于0.65mm 的QFP 称为QFP(FP)。但现在日本电子机械工业会对QFP的外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别，而是根据封装本体厚度分为QFP(2.0mm～3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三种。另外，有的LSI 厂家把引脚中心距为0.5mm 的QFP 专门称为收缩型QFP 或SQFP、VQFP。但有的厂家把引脚中心距为0.65mm 及0.4mm 的QFP 也称为SQFP，至使名称稍有一些混乱。QFP 的缺点是，当引脚中心距小于0.65mm 时，引脚容易弯曲。为了防止引脚变形，现已出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见BQFP)；带树脂保护环覆盖引脚前端的GQFP(见GQFP)；在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就可进行测试的TPQFP(见TPQFP)。在逻辑LSI 方面，不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP 里。引脚中心距最小为0.4mm、引脚数最多为348 的产品也已问世。此外，也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见Gerqad)。

48、QFP(FP)(QFP fine pitch)

小中心距QFP。日本电子机械工业会标准所规定的名称。指引脚中心距为0.55mm、0.4mm、0.3mm 等小于0.65mm 的QFP(见QFP)。

49、QIC(quad in-line ceramic package)

陶瓷QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP、Cerquad)。

50、QIP(quad in-line plastic package)

塑料QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP)。

51、QTCP(quad tape carrier package)

四侧引脚带载封装。TCP 封装之一，在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。是利用TAB 技术的薄型封装(见TAB、TCP)。

52、QTP(quad tape carrier package)

四侧引脚带载封装。日本电子机械工业会于1993 年4 月对QTCP 所制定的外形规格所用的名称(见TCP)。

53、QUIL(quad in-line)

QUIP 的别称(见QUIP)。

54、QUIP(quad in-line package)

四列引脚直插式封装。引脚从封装两个侧面引出，每隔一根交错向下弯曲成四列。引脚中心距1.27mm，当插入印刷基板时，插入中心距就变成2.5mm。因此可用于标准印刷线路板。是比标准DIP 更小的一种封装。日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采用了些种封装。材料有陶瓷和塑料两种。引脚数64。

55、SDIP (shrink dual in-line package)

收缩型DIP。插装型封装之一，形状与DIP 相同，但引脚中心距(1.778mm)小于DIP(2.54mm)，因而得此称呼。引脚数从14 到90。也有称为SH－DIP 的。材料有陶瓷和塑料两种。

56、SH－DIP(shrink dual in-line package)

同SDIP。部分半导体厂家采用的名称。

57、SIL(single in-line)

SIP 的别称(见SIP)。欧洲半导体厂家多采用SIL 这个名称。

58、SIMM(single in-line memory module)

单列存贮器组件。只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。通常指插入插座的组件。标准SIMM 有中心距为2.54mm 的30 电极和中心距为1.27mm 的72 电极两种规格。在印刷基板的单面或双面装有用SOJ 封装的1 兆位及4 兆位DRAM 的SIMM 已经在个人计算机、工作站等设备中获得广泛应用。至少有30～40％的DRAM 都装配在SIMM 里。

59、SIP(single in-line package)

单列直插式封装。引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线。当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从2 至23，多数为定制产品。封装的形状各异。也有的把形状与ZIP 相同的封装称为SIP。

60、SK－DIP(skinny dual in-line package)

DIP 的一种。指宽度为7.62mm、引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP(见

DIP)。

61、SL－DIP(slim dual in-line package)

DIP 的一种。指宽度为10.16mm，引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP。

62、SMD(surface mount devices)

表面贴装器件。偶而，有的半导体厂家把SOP 归为SMD(见SOP)。

63、SO(small out-line)

SOP 的别称。世界上很多半导体厂家都采用此别称。(见SOP)。

64、SOI(small out-line I-leaded package)

I 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装双侧引出向下呈I 字形，中心距1.27mm。贴装占有面积小于SOP。日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。引脚数26。

65、SOIC(small out-line integrated circuit)

SOP 的别称(见SOP)。国外有许多半导体厂家采用此名称。

66、SOJ(Small Out-Line J-Leaded Package)

J 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装两侧引出向下呈J 字形，故此得名。通常为塑料制品，多数用于DRAM 和SRAM 等存储器LSI 电路，但绝大部分是DRAM。用SOJ封装的DRAM 器件很多都装配在SIMM 上。引脚中心距1.27mm，引脚数从20 至40(见SIMM)。

67、SQL(Small Out-Line L-leaded package)

按照JEDEC(美国联合电子设备工程委员会)标准对SOP 所采用的名称(见SOP)。

68、SONF(Small Out-Line Non-Fin)

无散热片的SOP。与通常的SOP 相同。为了在功率IC 封装中表示无散热片的区别，有意增添了NF(non-fin)标记。部分半导体厂家采用的名称(见SOP)。

69、SOF(small Out-Line package)

小外形封装。表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有塑料和陶瓷两种。另外也叫SOL 和DFP。SOP 除了用于存储器LSI 外，也广泛用于规模不太大的ASSP 等电路。在输入输出端子不超过10～40 的领域，SOP 是普及最广的表面贴装封装。引脚中心距1.27mm，引脚数从8～44。另外，引脚中心距小于1.27mm 的SOP 也称为SSOP；装配高度不到1.27mm 的SOP 也称为TSOP(见SSOP、TSOP)。还有一种带有散热片的SOP。

70、SOW (Small Outline Package(Wide-Jype))

宽体SOP。部分半导体厂家采用的名称.

以上是引用别人的。

三极管封装：TO-92、TO-92S、TO-92NL、TO-126、TO-251、TO-251A、TO-252、TO-263（3线）、TO-220、T0-3、SOT-23、SOT-143、SOT-143R、SOT-25、SOT-26、TO-50。

电源芯片封装：SOT-23、T0-220、TO-263、SOT-223。

以TO-92,T0-3,TO-220,TO-263,SOT-23最常用

半导体是这两年国家重点发展的行业，到底什么是半导体？

生活中所有的物体按照导电性大致可分为三类：导体、半导体、绝缘体。

这个很好理解，物体要么导电，要么不导电，要么有一点点导电，正是这种半推半就、不清不楚的物质给物理学家不同的发挥空间。

太绝对的导电和不导电的物质没什么意思，而在不同情况下导电性发生变化的东西才是有意思的。

来张图直观看看物体的导电性：

按照导电性便分为：

绝缘体: 电导率很低，约介于20－18S/cm 10－8S/cm,如熔融石英及玻璃；

导 体 ：电导率较高，介于104S/cm 106S/cm，如铝、银等金属。

半导体： 电导率则介于绝缘体及导体之间。

自然界中常见的元素半导体有硅、锗，据说锗基半导体比硅基半导体还要更早发现和应用，但是硅的天然优势就是便宜！自然界中常见的沙石就含有大量的硅元素，你说有多多！

即使自然界中硅砂很多，但硅砂中包含的杂质太多，缺陷也太多，不能直接拿来用，需要对它进行提炼。

怎么提炼？一个字——烧！

正如初中化学所学的，进行氧化还原反应。

①SiC + SiO2 Si(固体)+ SiO2(气体)+ CO(气体)

②Si(固体)+ 3HC SiHCl3(气体)+ H2(气体)

③SiHCl3(气体)+ H2(气体) Si(固体)+ 3HCl(气体)

经过三次高温化学反应后，我们得到了固体硅，但这时候的硅是多晶硅。

啥是多晶硅？

如同我们剥橘子的时候，里面有很多瓣橘子（多晶橘子），而且不同瓣的橘子味道不一样（晶体方向），我们要选味道最好的一瓣橘子，选出来让这瓣橘子单独长大！

怎么让一个小的单晶单独长大呢？

物理学家还是很聪明的，发明了一种长单晶的办法，叫柴可拉斯基法，可能方法就是以这名科学家名字命名的。

行业也有一种直观的称呼，叫提拉法!

因为在长单晶时就是把小的晶体往上拔！拔的时候速度有点慢，来看看这个装置：

图中的这个蓝色的圆棒就是单晶硅，在提拉的时候一边旋转一边往上拔，提拉法长出来的晶锭就是圆柱体了。

再将长好的晶锭采用机械刀片进行切割，切成一片一片的圆盘状，便成了晶圆。

有没有很眼熟？

晶圆就是这样被生产出来了。

虽然我们得到了晶圆，此时的单晶硅电化学性能还不行，不能直接用来做芯片，工程师们于是想办法改造单晶硅的电化学性能。

如何改造单晶硅呢？

先深入了解一下硅元素，在元素周期表中，硅排列在第14位，硅原子最外层有4个电子，分别与周围4个原子共用4对电子，这种共用电子对的结构称为 共价键 (covalent bonding)。每个电子对组成一个共价键。

这部分知识初中化学学过，来张图片直观看看：

左边这张图是单晶硅的晶体结构，为金刚石晶体结构。右边这张图是硅原子共用电子的情况，中间一个硅原子和四个硅兄弟共用电子。

突然有一天，有个物理学家想到一个问题，要是硅家不是和硅兄弟共用电子，把其他兄弟拉进群会怎样？

物理学家有一天把砷兄拉进了群，于是奇迹发生了：

砷兄弟最外层有5个电子，其中4个电子找到了硅家的对象，另外一个电子单着了，这个电子成了无业游民，到处流窜，由于电子带有电荷，于是改变了硅家的导电性。

此时的砷原子多提供了一个电子给硅家，因此砷原子被称为施主。

硅家的自由电子多了以后，带负电的载流子增加，硅变成n型半导体。

为啥叫N型？在英文里Negative代表负，取这个单词的第一个字母，就是N。

同样，物理学家想，既然可以拉电子多的砷元素进群，那么是否也可以拉电子少的硼原子进群？于是物理学家把硼原子拉进来试试。

由于硼原子最外层只有3个电子，比硅少一个，于是本来2对电子的共价键现在成了只有一对电子，多了一个空位，成了带正电的空穴(hole)。

此时的硅基半导体被称为p型半导体，同样P来自英文单词Positive(正极)的首字母，而硼原子则被称为受主。

正是在硅单晶中加入的原子不同，便形成了N型半导体和P型半导体。

当我们有了单晶硅，并且可以想办法将单晶硅表面氧化成二氧化硅。二氧化硅可作为许多器件结构的绝缘体，或在器件制作过程中作为扩散或离子注入的阻挡层。

如在 p‒n 结的制造过程中，二氧化硅薄膜可用来定义结的区域。

来张示意图看看，(a)显示无覆盖层的硅晶片，正准备进行氧化步骤，图(b)只显示被氧化晶片的上表层。

有了P型和N型半导体的理论知识，还可以玩点复杂的，对二氧化硅表面进行改造，改造成我们想要的图形，比如画只猫，画朵花等…

对晶圆表面进行改造的办法就是光刻！

光刻那不是要用到高端光刻机？听说这种设备很牛逼….不如先看看光刻的原理：

利用高速旋涂设备(spinner)，在晶片表面旋涂一层对紫外(UV)光敏感的材料，称为光刻胶(photoresist)。将晶片从旋涂机拿下之后在80ºC 100ºC之间烘烤，以驱除光刻胶中的溶剂并硬化光刻胶，加强光刻胶与晶片的附着力。接下来使用UV光源，通过一有图案的掩模版对晶片进行曝光。然后，使用缓冲氢氟酸作酸刻蚀液来移除没有被光刻胶保护的二氧化硅表面。最后，使用化学溶剂或等离子体氧化系统剥离(stripped)光刻胶。

看看示意图：

文字说的有点复杂，直观理解有点像刻印章，先在石头上用颜料涂个模型，然后按照模型的尺寸进行雕刻，基本是这个道理。

印章有阳刻和阴刻的区别，晶圆也是这样，根据光刻胶的选取不同，也能实现阳刻和阴刻，人们选用的光刻胶称为正胶和负胶。

光刻后的硅表面暴露于外界中，此时物理学家在这个硅表面通过不同方法加入其它元素，称为离子注入。

因为注入B或者As离子以后，这些离子加入到硅家以后改变了硅家的传统，硅的电化学性能发生了改变，此时的半导体叫做非本征(extrinsic)半导体。

而由P型半导体和N型半导体接触形成的结称为p-n结！

我们在掺杂完成以后，需要想办法将这个半导体的性能引出，于是将这个半导体表面金属化，欧姆接触(ohmic contact)和连线(interconnect)在接着的金属化步骤完成，金属薄膜可以用PVD或CVD来形成。

随着金属化的完成， p‒n 结就可以工作了！

简单的半导体知识就介绍这么多吧！

半导体材料有：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，具体如下。

一、元素半导体

在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布着11种具有半导性的元素，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应用最广的两种材料。

二、无机化合物半导体

分二元系、三元系、四元系等。二元系包括：Ⅳ－Ⅳ族：SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

Ⅲ－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，它们在应用方面仅次于Ge、Si，有很大的发展前途。

Ⅱ－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。

Ⅰ－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。

Ⅴ－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。

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。

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。

三、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应用。

四、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。

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