半導體元器件及制造方法

趙學陽

摘要：由于最近一個世紀以來，電子設備發展發展迅速，半導體元器件的制造為人類文明所起影響令人震驚，半導體在電子產品起到了關鍵作用，可以說沒有半導體就沒有現在的人類科技文明，70年代的初步計算機，80年代的PC，后來的互聯網，半導體無不影響著我們整個社會，下面筆者就簡單的介紹下半導體元器件及制造方法。

【關鍵詞】半導體 元器件 制造方法

半導體材料在我們生活中處處可見，半導體作為一個使用時間不到一百年的新型材料，可是它的存在價值確是可怕。僅僅在2001年，全球微芯片的銷售額就有望超過2000億美元，半導體材料已經成為新型技術的革命中心，這場革命就是電子信息革命，這場革命基礎就是半導體元器件及其制造。

1 半導體材料的發展歷程

1.1 半導體材料的繁榮發展

半導體，顧名思義就是處于導體和絕緣體之間的材料，半導體作為介于導體和半導體之間的特殊位置，可用來生產半導體元器件中集成電路的電子材料。在上世紀50年代，Ge（鍺），Si（硅）作為當時的主要半導體材料，可以在低壓，低頻中功率晶體和光電探測器中廣泛使用，后來因為Ge的抗熱性較差，抗腐蝕輻射性能不好，在后面十多年里漸漸被Si所替代，硅作為新式半導體材料，它的優點立刻體現在多重方面，首先因為硅的含量在地球中極其豐富，所以它的可廣泛使用成為現實，并且硅的提純結晶方法簡便，提純后的二氧化硅的純度很高，絕緣性能好并且能顯著提高產品穩定性可靠性，諸多優點使得硅成為應用最廣的半導體材料，有效的應用在科技生活之中，為我們提供便利。現在只有不到5%的半導體材料和1%的集成電路不是由硅制作。由于硅具有的優點特性，硅在新世紀的地位不會動搖后來半導體材料據需發展，通訊系統的光速發展，互聯網和光纖通信興起，二代半導體材料橫空出世，以砷化硅（GaAs）磷化銦（Lnp）為主要代表的材料方興未艾，這些材料不僅繼承上一代材料的特性更加完善了自身性能，可以制作出功能更強大的電子元器件，在衛星通訊，GPS等方面大放光彩，但是第二代半導體材料也有自身缺點，由于自身的價格昂貴，資源稀缺，存在毒性，污染環境等不良因素，使其使用范圍大大縮減，只能應用于某些高端產業。后來行業里還有第三代半導體材料，主要有SiC，GaN，金剛石等，又被稱為寬禁帶半導體材料。和第一代半導體材料、第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高健合能等優點，可以滿足新的特點要求，是半導體材料的新的發展，具有良好的應用前景和使用價值。在某些重要方面起重大作用。例如在太陽能上就可以將太陽的使用率達到50%以上這是一種飛躍，還能使體積降低到原來25%，這對人類生活起巨大作用，可以說是前所未然的。

1.2 半導體元器件制造技術的前景

半導體產品應用于主要應用于工業方面，這是技術到工藝環節的基礎，現在的企業將大量資金投入研發新式半導體元器件制造，希望開發出更強大合理的半導體產品，提高半導體產品的可靠性，降低其價格能耗，以成為當今社會追求的新發展方向，同時現在的半導體制造技術是一些工業生產的關鍵技術，沒有了半導體元器件制造技術許多工業生產就無法進行下去，這是一個電子時代，沒有半導體元器件制造技術將寸步難行，所以需要對半導體進行相應的開發，相信未來時間的積累，半導體元器件制造技術將會得到廣泛應用，質量和水平將會的到長足的發展。

2 半導體元器件中集成電路的用途分析和制造方法

2.1 集成電路的用途分析

半導體元器件制造中，有多種不同類型的每種類型都有其相應的特定功能，集成電路最著名的應用是在個人電腦上，例如每臺電腦上的只讀儲存器（ROM）隨機存儲器（RAM）等這些產品中都有集成電路身影，集成電路的類型變化取決于我們人類，我們需要那種隨即新的集成電路應運而生，但主要可分為兩類，模擬和數字，模擬集成電路中有運算放大器，運算放大器是一種阻抗放大器，可在電子控制中應用。集成電路是在一小片硅片上同時制作幾十個或者幾百個特定的芯片，芯片數量取決于每個芯片的尺寸，尺寸取決于一個芯片的集成水平，半導體元器件的制作僅發生于在接近硅片的幾微米之間，硅片的強度是由硅片的厚度決定的，硅片上的金屬線路層作為硅片上信號傳導連接。現代的集成電路互聯概念材料很像原仙童半導體公司的第一代商業化原始平面晶體管，但是現在的集成電路更為復雜。

2.2 集成電路的制造方法

集成電路作為半導體元器件，通常是由硅制成，為什么要選擇硅，是因為硅有幾種特性，豐裕度，融化溫度和材料數量。硅片上的電子器件形成方式被稱為結構，其中集成電路就是結構中較有特點的一種。集成電路的制造分為5個步驟，硅片制備，硅片制造，硅片測試，裝配與封裝，終測。硅片制造是第一階段，將硅從沙中提取出來并進行相應的處理，生產出適當直徑的硅錠，然后被切割成規定尺寸，第二階段是硅片制造，裸露的硅片進行進一步的處理具有一套完整步驟，這樣處理后的硅片上就有了一套集成電路。在進行的就是硅片的測試，將硅片送到相應的測試區，進行相應的測試，挑選合格硅片，后進行裝配工藝，硅片的背面進行一定的研磨減少后厚度，一片厚的塑料貼在每個硅片的背面，然后正面用金剛石尖鋸刃分開，最后還要進行終測，確保硅片的質量，要對每一個被封裝的硅片進行測試，看是否滿足需求，最后一個完整的半導體元器件集成電路制作完成。集成電路將多個元件結合在一個硅片上降低了成本提高了性能，以此最近的時代可以說是集成電路時代，其中還有摩爾定律預計一塊芯片上的元件數每隔18到24個月翻一番，直到上世紀60年代這個定律一直正確，后來的發展速度不可估計。

3 結語

經過分析可知，半導體元器件及制造技術在現在的社會處于一種必不可少的地位，半導體元器件機制造方法技術已成為衡量一個國家的工業發展水平，社會潛在進步力的重要技術，在行業里面看這種技術值得重視，雖然在不斷更新的現在，半導體產元器件及制造技術依舊發展緩慢，大部分技術沿用原來傳統方法，傳統方法趨于成熟，但不斷發展的行業需要更先進的技術支持，因此很有必要價值在半導體元器件制造中加大力度，謀求更好發展。

參考文獻

[1]衛軍胡，管曉宏.孫國基等，半導體制造系統優化調度模型的分解和簡化方法[J].西安交通大學學報，2000（08）.

[2]王遵彤，喬非，吳啟迪，半導體硅片加工過程復合控制策略研究及仿真[J].系統仿真學報，2005（08）： 96.

[3]（美）夸克（Quirk，M.）等著，韓鄭生等譯，半導體制造技術[M].北京：電子工業出版社，2004（01）.endprint