半导体(semiconductor)指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的中心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,硅是各种半导体材料应用中很具有影响力的一种。半导体器件加工需要考虑器件的抗干扰和抗辐射的能力。湖北新型半导体器件加工好处
半导体技术进入纳米时代后,除了水平方向尺寸的微缩造成对微影技术的严苛要求外,在垂直方向的要求也同样地严格。一些薄膜的厚度都是1~2纳米,而且在整片上的误差小于5%。这相当于在100个足球场的面积上要很均匀地铺上一层约1公分厚的泥土,而且误差要控制在0.05公分的范围内。蚀刻:另外一项重要的单元制程是蚀刻,这有点像是柏油路面的刨土机或钻孔机,把不要的薄层部分去除或挖一个深洞。只是在半导体制程中,通常是用化学反应加上高能的电浆,而不是用机械的方式。在未来的纳米蚀刻技术中,有一项深度对宽度的比值需求是相当于要挖一口100公尺的深井,挖完之后再用三种不同的材料填满深井,可是每一层材料的厚度只有10层原子或分子左右。这也是技术上的一大挑战。广东新型半导体器件加工设备表面硅MEMS加工技术利用硅平面上不同材料的顺序淀积和选择腐蚀来形成各种微结构。
光刻在半导体器件加工中的作用是什么? 提高生产效率:光刻技术可以提高半导体器件的生产效率。光刻机具有高度自动化的特点,可以实现大规模、高速的生产。通过使用多台光刻机并行操作,可以同时进行多个光刻步骤,从而提高生产效率。此外,光刻技术还可以实现批量生产,即在同一块半导体材料上同时制造多个器件,进一步提高生产效率。降低成本:光刻技术可以降低半导体器件的制造成本。与传统的机械加工方法相比,光刻技术具有高度的精确性和可重复性,可以实现更高的制造精度。这样可以减少废品率,提高产品的良率,从而降低其制造成本。此外,光刻技术还可以实现高度集成,即在同一块半导体材料上制造多个器件,减少材料的使用量,进一步降低成本。
半导体技术材料问题:电子组件进入纳米等级后,在材料方面也开始遭遇到一些瓶颈,因为原来使用的材料性能已不能满足要求。很简单的一个例子,是所谓的闸极介电层材料;这层材料的基本要求是要能绝缘,不让电流通过。使用的是由硅基材氧化而成的二氧化硅,在一般状况下这是一个非常好的绝缘材料。但因组件的微缩,使得这层材料需要越做越薄。在纳米尺度时,如果继续使用这个材料,这层薄膜只能有约 1 纳米的厚度,也就是 3 ~ 4 层分子的厚度。但是在这种厚度下,任何绝缘材料都会因为量子穿隧效应而导通电流,造成组件漏电,以致失去应有的功能,因此只能改用其它新材料。但二氧化硅已经沿用了三十多年,几乎是集各种优点于一身,这也是使硅能够在所有的半导体中脱颖而出的关键,要找到比它功能更好的材料与更合适的制作方式,实在难如登天。MEMS是一项**性的新技术,普遍应用于高新技术产业。
随着功能的复杂,不只结构变得更繁复,技术要求也越来越高。与建筑物不一样的地方,除了尺寸外,就是建筑物是一栋一栋地盖,半导体技术则是在同一片芯片或同一批生产过程中,同时制作数百万个到数亿个组件,而且要求一模一样。因此大量生产可说是半导体工业的很大特色 。把组件做得越小,芯片上能制造出来的 IC 数也就越多。尽管每片芯片的制作成本会因技术复杂度增加而上升,但是每颗 IC 的成本却会下降。所以价格不但不会因性能变好或功能变强而上涨,反而是越来越便宜。正因如此,综观其它科技的发展,从来没有哪一种产业能够像半导体这样,持续维持三十多年的快速发展。传统的IC器件是硅圆片在前工序加工完毕后,送到封装厂进行减薄、划片、引线键合等封装工序。浙江超表面半导体器件加工
光刻是半导体器件加工中的一项重要步骤,用于制造微小的图案。湖北新型半导体器件加工好处
半导体分类及性能:本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带,受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子-空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。湖北新型半导体器件加工好处