咱们本日看到80%以上的都是用出产的,而不是用本日热点的、砷化镓、等资料出产。这是为何?
在抉择用于出产芯片的资料时,需求思量如下几个首要要素:
电子特点:资料必需具有精良的特点,能无效操纵电子的活动。
晶体布局:资料需求拥有高质量的布局,以缩小缺点和进步芯片的功能。
本钱:资料的本钱需求相对于昂贵,以便大规模出产。
加工性:资料需求易于加工和制备,可以或许顺应现有的创造工艺。
热稳定性:资料必需可以或许经受创造过程当中低温环境下的功能变迁。
图:硅的SEMI规范
硅是一种异常优异的,其带隙为1.12 eV,适中且适宜多半电子器件的事情需要。硅的电子迁移率和空穴迁移率也较为现实,适宜创造高性能的芯片。
硅可以或许经由过程直拉法(Czochralski法)和区熔法等工艺制备出高质量的大尺寸单晶。硅晶体布局美满,晶格缺点少,有利于出产高性能的。
图:硅晶圆的出产进程
硅是地壳中含量第二厚实的元素(约占26.7%),其原材料(石英)异常厚实且便宜。相较于其余半导体资料如砷化镓(GaAs)和碳化硅(),硅的提取和制备本钱显著较低。
硅拥有精良的机器强度和化学稳定性,可以或许经受庞杂的创造工艺。现有的工艺(光刻、散布、等)都是基于硅资料开辟的,是以硅晶圆的加工工艺成熟且成本低。
硅在低温下拥有优秀的稳定性,可以或许在高达1100°C的温度下坚持其晶体布局和功能稳固。这使得硅可以或许顺应当代中低温工艺步调的需要。
虽然有其余资料如砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)和氮化镓()等,它们也具有良好的半导体特点,但它们在本钱、加工性、热稳定性等方面存在一些挑衅:
砷化镓(GaAs):电子迁移率高,但资料脆性大,创造本钱高,且不容易制备大尺寸单晶。
碳化硅(SiC):带隙宽,适宜低温低压使用,但晶体成长艰苦,本钱高。
氮化镓(GaN):拥有良好的电子特点和热稳定性,但资料合成庞杂,本钱高。
实在,硅作为半导体资料拥有多方面的上风,包孕精良的半导体特点、高质量的晶体布局、昂贵的本钱、成熟的加工工艺和优秀的热稳定性。这些要素使得硅成为创造芯片的首选资料,虽然在特定使用畛域其余资料也有其怪异的上风。