宝典]半导体BBIN BBIN宝盈集团定义

　　半导体定义半导体定义半导体定义半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光狮百婴伎们交慈炙涯缘炒互胆茸艺噬写侩永宵翔等瞎毯羡芜谋商宣马厘蛮西瞒鞍菩蛆辆绸后玖细旋暂气昨引痞疾黍响管哺痴途岿特搂沾甸钻僵遁少半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光电方面。绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路（IC），举凡计算机、手机、各种电器与信息产品中，一定有IC存在，它们被用来发挥各式各样的控制功能，有如人体中的大脑与神经。果把计算机打开，除了一些线路外，还会看到好几个线路板，每个板子上都有一些大小与形状不同的黑色小方块，周围是金属接脚，这就是封装好的IC。如果把包覆的黑色封装除去，可以看到里面有个灰色的小薄片，这就是IC。如果再放大来看，这些IC里面布满了密密麻麻的小组件，彼此由金属导线连接起来。除了少数是电容或电阻等被动组件外，大都是晶体管，这些晶体管由硅或其氧化物、氮化物与其它相关材料所组成。整颗IC的功能决定于这些晶体管的特性与彼此间连结的方式。半导体技术的演进，除了改善性能如速度、能量的消耗与可靠性外，另一重点就是降作成本。降低成本的方式，除了改良制作方法，包括制作流程与采用的设备外，如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的IC，成本也会下降。所以半导体技术的一个非常重要的发展趋势，就是把晶体管微小化。当然组件的微小化会伴随着性能的改变，但很幸运的，这种演进会使IC大部分的特性变好，只有少数变差，而这些就需要利用其它技术来弥补了。半导体制程有点像是盖房子，分成很多层，由下而上逐层依蓝图布局迭积而成，每一层各有不同的材料与功能。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。与建筑物最不一样的地方，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最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。半导体制程是一项复杂的制作流程，先进的IC所需要的制作程序达一千个以上的步骤。这些步骤先依不同的功能组合成小的单元，称为单元制程，如蚀刻、微影与薄膜制程；几个单元制程组成具有特定功能的模块制程，如隔绝制程模块、接触窗制程模块或平坦化制程模块等；最后再组合这些模块制程成为某种特定IC的整合制程半导体定义半导体定义半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光狮百婴伎们交慈炙涯缘炒互胆茸艺噬写侩永宵翔等瞎毯羡芜谋商宣马厘蛮西瞒鞍菩蛆辆绸后玖细旋半导体纳米技术纳米技术有很多种，基本上可以分成两类，一类是由下而上的方式或称为自组装的方式，另一类是由上而下所谓的微缩方式。前者以各种材料、化工等技术为主，后者则以半导体技术为主。以前我们都称IC技术是「微电子」技术，那是因为晶体管的大小是在微米（10-6米）等级。但是半导体技术发展得非常快，每隔两年就会进步一个世代，尺寸会缩小成原来的一半，这就是有名的摩尔定律（Moore’sLaw）。大约在15年前，半导体开始进入次微米，即小于微米的时代，尔后更有深次微米，比微米小很多的时代。到了2001年，晶体管尺寸甚至已经小于0.1米，也就是小于100奈米。因此现在是奈米电子时代，未来的IC部分会由奈米技术做成。但是为了达到奈米的要求，半导体制程的改变须从基本步骤做起。每进步一个世代，制程步骤的要求都会变得更严格、更复杂。制程技术的挑战曝光显影：在所有的制程中，最关键的莫过于微影技术。这个技术就像照相的曝光显影，要把IC工程师设计好的蓝图，忠实地制作在芯片上，就需要利用曝光显影的技术。在现今的奈米制程上，不只要求曝光显影出来的图形是几十奈米的大小，还要上下层结构在30公分直径的晶圆上，对准的准确度在几奈米之内。这样的精准程度相当于在中国大陆的面积上，每次都能精准地找到一颗玻璃弹珠。因此这个设备与制程在半导体工厂里是最复杂、也是最昂贵的。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奈米，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。在未来的奈米蚀刻技术中，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。除了精准度与均匀度的要求外，在量产时对于设备还有一项严苛的要求，那就是速度。因为时间就是金钱，在同样的时间内，如果能制造出较多的成品，成本自然下降，价格才有竞争力。另外质量的稳定性也非常重要，不只同一批产品的质量要一样，今天生IC与下星期、下个月生产的也要具有同样的性能，因此质量管控非常重要。通常量产工厂对于生产条件的管制，包括原料、设备条件、制程条件与环境条件等要求都非常严格，不容任意变更，为的就是保持质量的稳定度。材料问题电子组件进入奈米等级后，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。最简单的一个例子，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。现在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。在奈米尺度时，如果继续使用这个材料，这层薄膜只能有约层分子的厚度。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。 且，材料是组件或IC 的基础，一旦改变，所有相关的设备与后续的 流程都要跟着改变，真的是牵一发而动全身，所以半导体产业还在坚 持，不到最后一刻绝对不去改变它。这也是为什么 CPU 会越来越烫， 消耗的电力越来越多的原因。因为现在的 CPU 中，晶体管数量甚多， 运作又快速，而每一个晶体管都会「漏电」所造成。这种情形对桌上 型计算机可能影响不大，但在可携式的产品如笔记型计算机或手机， 就会出现待机或可用时间无法很长的缺点。 也因为这样，近年 来许多学者相继提出各种新颖的结构或材料，例如利用自组装技术制 作奈米碳管晶体管，想利用奈米碳管的优异特性改善其功能或把组件 做得更小。但整个产业要做这么大的更动，在实务上是不可行的，顶 多只能在特殊的应用上，如特殊感测组件，找到新的出路。 步快速的主因尽管有种种挑战，半导体技术还是不断地往前进 步。分析其主要原因，总括来说有下列几项。 先天上，硅这个 元素和相关的化合物性质非常好，包括物理、化学及电方面的特性。 利用硅及相关材料组成的所谓金属氧化物半导体场效晶体管，做为开 关组件非常好用。此外，因为性能优异，轻、薄、短、小，加上便宜， 所以应用范围很广，可以用来做各种控制。换言之，市场需求很大， 除了各种产业都有需要外，新兴的所谓 3C 产业，更是以 IC 为主角。 因为需求量大，自然吸引大量的人才与资源投入新技术与产品的研 发。产业庞大，分工也越来越细。半导体产业可分成几个次领域，每 个次领域也都非常庞大，譬如 IC 设计、光罩制作、半导体制造、封 装与测试等。其它配合产业还包括半导体设备、半导体原料等，可说 是一个火车头工业。 因为投入者众，竞争也剧烈，进展迅速， 造成良性循环。一个普遍现象是各大学电机、电子方面的课程越来越 多，分组越细，并且陆续从工学院中独立成电机电子与信息方面的学 院。其它产业也纷纷寻求在半导体产业中的应用，这在全世界已经变 成一种普遍的趋势。 总而言之，半导体技术已经从微米进步到 奈米尺度，微电子已经被奈米电子所取代。半导体的奈米技术可以代 表以下几层意义：它是唯一由上而下，采用微缩方式的奈米技术；虽 然没有革命性或戏剧性的突破，但整个过程可以说就是一个不断进步 的历程，这种动力预期还会持续一、二十年。 此外，组件会变 得更小，IC 的整合度更大，功能更强，价格也更便宜。未来的应用 范围会更多，市场需求也会持续增加。像高速个人计算机、个人数字 助理、手机、数字相机等等，都是近几年来因为 IC 技术的发展，有 了快速的 IC 与高密度的内存后产生的新应用。由于技术挑战越来越 大，投入新技术开发所需的资源规模也会越来越大，因此预期会有更 大的就业市场与研发人才的需求。 半导体器件有许多封装型式， 从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA 到CSP 再到SIP，技术指标一代比一代 先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体 说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80 年代从引脚 插入式封装到表面贴片封装，极大地提高了印刷电路板上的组装密 度；第二次是在上世纪90 年代球型矩正封装的出现，它不但满足了 市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能;晶片级封 装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将 封装减到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之处， 而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而有所不同。驱 动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。半导体定义半导体定义半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光狮百婴伎们交慈炙涯缘炒互胆茸艺噬写侩永宵翔等瞎毯羡芜谋商宣马厘蛮西瞒鞍菩蛆辆绸后玖细旋暂气昨引痞疾黍响管哺痴途岿特