硅片是做什么用的?

硅片是做什么用的?,第1张

将某一特定晶向的Si seed(种子,通常为一小的晶棒)棒插入熔融状态Si下,并慢慢向上拉起晶棒,一根和seed相同晶向的晶柱就被生产出来,晶柱的直径可以通过控制向上拉的速度等工艺变量来控制.将晶柱切割成很多的一小片,wafer就被制造出来了.晶柱两头无法切割成可用的wafer的部分可被称为头尾料.初步切割出来的wafer,表面通常比较粗糙,无法用作晶圆生产,因而通常都在后续工艺中进行抛光,抛光片的名词就由此而来.针对不同晶圆制造要求,通常需要向粗制晶圆内掺杂一些杂质,如P,B等,以改变其阻值,因而就有了低阻,高阻,重掺等名词.镀膜片可以理解为外延片Epi,是针对特定要求的半导体device而制定的wafer,通常是在高端IC和特殊IC上使用,如绝缘体上Si(SOI)等. 在晶圆IC的生产过程中,需要一些wafer来测试生产设备的工艺状态,如particle水平,蚀刻率,缺陷率等,这些wafer通常叫做控片,控片也用来随正常生产批一起工艺以测试某一工艺的质量状况,如CVD膜厚等.生产设备在维护或维修后,立即工艺生产批的wafer,容易造成报废,因而通常要用一些非常低成本的wafer来运行工艺以确定维护或修理工作的质量,这类wafer通常叫做dummy wafer,当然有的时候dummy wafer也会用在正常生产过程中,如某些机台必须要求一定数量的wafer才能工艺,不足的就用dummy wafer补足,而有的机台必须在工艺一定数量的wafer后进行某一形式的dummy run,否则工艺质量无法保证等等诸如此类的很多wafer都可以叫做dummy. 挡片基本上可以视为dummy wafer的一种. dummy wafer,控片,挡片等通常都是可以回收利用的.

硅片,是制作集成电路的重要材料,通过对硅片进行光刻、离子注入等手段,可以制成各种半导体器件。用硅片制成的芯片有着惊人的运算能力。科学技术的发展不断推动着半导体的发展。自动化和计算机等技术发展,使硅片(集成电路)这种高技术产品的造价已降到十分低廉的程度。这使得硅片已广泛应用于航空航天、工业、农业和国防,甚至悄悄进入每一个家庭。

在硅片上制造微电路是成批地制造,在微小的面积上制出晶体管、电阻、电容而且按要求连成电路已属不易,而在一定面积的硅片上制造出性能一致的芯片则更加困难。集成电路的生产,大多是从硅片制备开始的,硅片的制备需要专门的设备和严格的生产条件。集成电路的制作过程更加复杂,为了保证工艺质量需使用大量昂贵的设备。仅以光刻机为例,我们从国外购买一台光刻机的价格就是2000万美金,而光刻机的型号升级诸如从5000型升级到6000型,则要投入上亿美金。而且,集成电路的制作对生产厂房的温度、湿度、空气的清洁度都有很高的要求,集成电路的生产一般都要在超净车间中进行,这种厂房的基本建设投资也大大高于一般厂房,相对于0.25微米6英寸的生产线建设投资2亿美金,建设一条0.25微米8英寸的线则需投入10到15亿美金。

集成电路的制造工艺、设备不仅非常复杂、昂贵,更需要不断创新。英特尔近来已经宣布将投入75亿美元改造它目前的0.18微米生产技术和设备,以采用0.13微米的制造工艺,并在这一工艺制造的集成电路芯片上采用铜线技术而非目前的铝线技术,因为铜线技术可以使芯片的运转速度更快、成本更低而且使用时升温幅度更小。

当我们在某种程度上逾越了技术封锁与设备禁运的时候,使我们掣肘的是我国技术工业的基础还有相当大的差距。举一个例子,光刻机的研制需要光学、精密仪器、机械、计算机控制等多种学科的知识,我们虽然可以把光刻机的原型器械和原理搞得一清二楚,但是经过材料、加工到生产的一系列环节之后,就是无法做出大规模生产的这种机器来。我们可以从美国买来光刻机,从意大利买来刻蚀机等等,但是我们很难把这些设备配置在一起,我国在集成电路工艺上的研究还没有大突破,集成电路工艺是设计和设备的桥梁和基础,设计与工艺不结合,设计做不上去,设备也做不出来。

还有一个值得指出的是,技术引进不等于自主技术的提升。随着我国对外开放、经济环境的日益宽松,现在技术、资本、设备都成套地被引进来,这在促进我国设备和材料方面具有一定的积极作用,但对于其它方面并没有什么太多的影响,因为这种引进并没有改变我国集成电路的技术工业基础,在核心技术层面上并没有使我们与先进水平缩短什么差距。

讲一个我们亲身经历的事儿。首钢 N EC最初引进的是6英寸、0.5微米(部分是0.35微米)的生产工艺,开始由 N EC负责管理生产、产品销售,日子很好的时候,我们提出想与他们进行研发合作,但颇受冷落。可是几年以后他们引进的技术落后了,外方也放手许可他们做“代工”,但是没有技术支撑,能做什么呢?后来他们回过头来又找我们合作;最近我们还听到华虹 N EC传出巨额亏损的消息,于是也有人反问:如果像华虹 N EC有关人士介绍的,它的亏损缘自世界半导体需求的下降以及 D RAM价格的暴跌,那么 D RAM卖不动了可不可以做些别的?我们没有这样的开发能力,不可能进行产品转型。

你好,很高兴为你解答:1, 半导体材料由于硅半导体耐高电压、耐高温、晶带宽度大,比其它半导体材料有体积小、效率高、寿命长、可靠性强等优点,因此被广泛用于电子工业集成电路的生产中。高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成P型硅半导体另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路(包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。2, 太阳能光伏电池板 多晶硅可以直接用于制造太阳能光伏电池板,或加工成单晶硅后再用于制造光伏电池板。先将硅料铸锭、切片或直接用单晶硅棒切片,再通过在硅片上掺杂和扩散形成PN结,然后采用丝网印刷法,将银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面上涂减反射膜等一系列工艺加工成太阳能电池单体片,最后按需要组装成太阳能电池板。目前,硅光伏电池占世界光伏电池总产量的98% 以上,其中多晶硅电池约占55% ,单晶硅电池约占36% ,其它硅材料电池约占70%。由于多晶硅光伏电池的制造成本较低,光电转换效率较高(接近20%),因而得到快速发展。[4]3, 集成电路这是将成千上万个分立的晶体体管、电阻、电容等元件,采用掩蔽、光刻、扩散等工艺,把它们集成一个或几个尺寸很小的晶片上,集结成一个以几个完够的电路。集成电路大大减小了体积、重量、引出线和焊点数目,并提高了电路性能和可靠性,同时降低了成本,便于批量生产,使计算机工业飞速发展。4, 探测器由对光照敏感的PN结或PIN结构成的光生伏打型的探测器。PIN结不是突变的PN结,而是在结的P和N侧之间加入本征区I层。该结构的光照表面(如P)区做得较薄,使入射光进入本征区而被吸收,产生空穴-电子对。本征区的强电场使载流子快速飘移,通过本征区。因此,PIN结相同材料的PN结构相比,其响应时间更短。5,传感器硅的传感器有压阻传感器,它是将压力转化为电信号。硅片受外力作用时晶格形变,使得电阻率改变。热敏电阻,利用硅的负温度系数效应,当温度升高时,载流子浓度增加,使得电阻率下降。硅还可用于光敏传感器和磁敏传感器等。晶体硅材料是最主要的光伏材料,性质为带有金属光泽的灰黑色固体、熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼。其市场占有率在 90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。


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