(1)半导体基本概念半导体(semiconductor)是指室温下导电性介于绝缘体和导体之间的材料。

人们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体才得到工业界的重视。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅则是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

(2)芯片

芯片(chip),又称微芯片(microchip)、集成电路(integrated circuit, IC)。是指内含集成电路的硅片,体积很小。

一般而言,芯片(IC)泛指所有的半导体元器件,是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。它是电子设备中最重要的部分,承担着运算和存储的功能。广泛应用于军工、民用等几乎所有的电子设备。

芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个环节,其中晶片制作过程最复杂。在芯片制造过程中,最重要的是晶圆。晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。在晶圆上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定功能的IC产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%。

(3)半导体与集成电路的关系

集成电路的基础是晶体管,有了晶体管才有可能制造出集成电路,而晶体管的基础则是半导体,因此半导体也是集成电路的基础。半导体之于集成电路,如同土地之于楼房。要建设楼房,需要一块很好的地基,同理,制造集成电路也需要合适的基础材料,也就是半导体材料。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓(化合物),其中应用最广的、商用化最成功的就是硅。

为什么会选择硅来制造集成电路?有几个主要的原因,其一,硅是地壳中最丰富的元素,仅次于氧。自然界中的岩石、砂砾等存在大量硅酸盐或二氧化硅,材料比较容易获取。其二,硅的可掺杂特性容易控制,容易制造出符合要求的晶体管。其三,硅经过氧化所形成的二氧化硅性能稳定,能够作为半导体器件中所需的优良的绝缘膜使用,在器件设计上更有优势。最后,最关键的一点是在于集成电路的平面工艺,硅更容易实施氧化、光刻、扩散等工艺,更方便集成,其性能更容易控制。

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