半导体材料之硅片行业

   日期:2020-07-31     来源:仪器信息网    浏览:71    评论:0    
核心提示:硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料,90%以上的半导体产品都离不开硅片。
  硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料,90%以上的半导体产品都离不开硅片。硅片行业是资金和技术密集型行业,垄断度极高,目前前四厂商市场占有率占比超过80%,分别是日本信越、日本SUMCO、台湾环球晶圆、德国世创。

       硅元素是地壳中储量最丰富的元素之一,以二氧化硅和硅酸盐的形式大量存在于沙子、岩石、矿物中。硅从原料转变为半导体硅片要经过复杂的过程:首先硅原料和碳源在高温下获得纯度约98%的冶金级硅,再经氯化、蒸馏和化学还原生成纯度高达99.999999999%的电子级多晶硅。半导体材料的电学特性对杂质浓度非常敏感,而硅自身的导电性不佳,常通过掺杂硼、磷、砷和锑来精确控制其电阻率。一般,将掺杂后的多晶硅加热至熔点,然后用确定晶向的单晶硅接触其表面,以直拉生长法生长出硅锭,硅锭经过金刚石切割、研磨、刻蚀、清洗、倒角、抛光等工艺,即加工成为半导体硅片。根据制造工艺分类,半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片、SOI 硅片等。根据半导体尺寸分类,半导体硅片的尺寸(直径)主要有 50mm(2 英寸)、75mm(3 英寸)、100mm(4 英寸)、150mm(6 英寸)、200mm(8 英寸)、 300mm(12英寸)等规格。目前硅片生产以8英寸和12英寸为主,其中8英寸硅片主要应用于电子、通信、计算、工业、汽车等领域,而12英寸硅片多用于PC、平板、手机等领域。

       在生产环节中,半导体硅片需要尽可能地减少晶体缺陷,保持极高的平整度与表面洁净度,以保证集成电路或半导体器件的可靠性。硅片检测要检查直径、厚度、弯曲、翘曲、缺陷、晶面、表面污染(有机物)、电阻率、晶面取向、氧碳含量、表面平整度和粗糙度、微量元素含量、反射率等。使用到的仪器有测厚仪、显微镜、XRD、气相色谱、X射线荧光光谱、二次离子质谱、电阻率测试仪等。

硅片测试国家标准



       据 Gartner 预计,2017-2022 年半导体增速最快的应用领域是工业电子和汽车电子;预计2020年半导体发货总量将超过一万亿,其中增长率最高的半导体细分领域包括智能手机、汽车电子以及人工智能等。
 
日期: 2020-07-31
标签: 半导体材料 硅片 元素
 
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