什么是半导体呀,什么是半导体工厂

在近年来我国的重点发展对象中,半导体行业可谓是首屈一指 。由于我国在这方面起步较晚,目前还处于一个不断学习与成长的阶段 。作为一个在本硕阶段都与半导体为友的人来说 , 我认为,如果只是通过百度上有关“半导体”的词条或新闻来了解这个行业 , 那么你能获取的信息也许是滞后的,也许是片面的 , 甚至有可能是东拼西凑起来的 。当然 , 这并不是在否认百度上的搜索结果 。相反,如果只是想初步了解一下关于半导体的起源,发展或者定义,百度及其他搜索引擎都是不错的选择 。但是如果你希望深入了解有关半导体的知识体系,如半导体器件、半导体物理、半导体工艺制程等,那么仅仅那些大众的搜索途径显然是不够的 。关于题主提出的“什么是半导体” , 我认为,单从“半导体”的定义出发来解答似乎是有所欠缺的,因为这三个字的背后蕴含了太多内容 。因此,我也仅仅从我自身这几年的学习经验 , 从以下三个方面来谈谈我对半导体的理解与认知 。如果有所欠缺或不足,希望提出指正 。
1) 半导体的定义与含义 。关于半导体的定义我不想说太多,因为这个信息很容易可以获得 。我在这里想说的是 , 关于半导体的含义 。概括来说,半导体的含义可能会因人而异 。对于研究型学者来说,半导体这三个字涵盖了太多版块的知识内容:比如纳米材料学 , 工业化学,量子力学等;对于工程型学者来说,半导体这三个字同样涉及诸多领域:比如IC版图设计 , IC模拟,IC测试等 。
2) 了解半导体的途径及方法 。上面提到,虽然半导体对于不同人群有着不同的含义 。但是就其本质而言,它仍旧属于一门学科,只不过这门学科与其它知识领域及生产实际有着千丝万缕的关联 。简单来说 , 半导体背后的知识背景是进入它的门票 , 而你对整个行业的生产链、相关背景及生产工艺的了解程度决定了你能在这个领域内走多远 。就我个人经验而谈,若真的想在半导体行业立足,除了扎实掌握基础知识,还需要通过阅读英文文献(不能否认,许多前沿技术还是英文文献中介绍的较为详实) 。
3) 半导体的就业情景与发展 。作为一个即将踏入社会的研三毕业生 , 经过了大半年的找工作 , 我可以很负责的说,虽然今年许多公司存在裁员的情况,但是半导体行业仍旧存在巨大的人才缺口,并且有很多资料显示,随着国家对半导体行业的扶持,这个人才缺口会越来越大 。因此这个行业在我国算是新兴产业,就业前景比较光明 。

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半导体是通常由硅组成的材料产品,其导电性比玻璃之类的绝缘体高 , 但比铜或铝之类的纯导体导电性低 。可以通过引入杂质(称为掺杂)来改变其导电性和其他性能,以满足其所驻留的电子组件的特定需求 。半导体也被称为半导体或芯片,它可以在数千种产品中找到 , 例如计算机 , 智能手机,设备 , 游戏硬件和医疗设备 。
都说一沙一世界,但是你恐怕不知道沙子居然可以变成芯片 。虽然这听起来风马牛不相及,但实际上是因为沙子和芯片都有同样一个元素——硅 。沙子里所含的硅,可以经过一系列制造,最终转化成为硅芯片 。
第一步,从沙子里提炼硅,纯度要达到 9 个 9 的要求 , 也就是硅含量是 99.9999999% 。这就需要对沙子进行物理化学操作,即在单晶炉内将高纯度的多晶硅拉制成一块一块的单晶硅棒(硅锭)——这叫“拉单晶” 。
第二步,将单晶硅棒切成一片片厚薄均匀的硅片 。吃过烤鸭的同学一定对师傅片皮儿的刀工记忆犹新,虽然将单晶硅棒切成硅片的这个做法类似切烤鸭片,但精度和难度却不是一个数量级 。由于切片中不可避免切面表面的损伤,所以需要多次打磨、抛光多道工序,通常成型的晶圆是 8 英寸或 12 英寸(1 英寸等于 2.54 厘米)左右,像镜子一样光亮 。
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第三步,进行光刻 。将光刻胶均匀浇注到旋转的晶圆上,使表面均匀地喷淋一层“光刻胶”保护层 。据说,这胶能保护它们的表面不被刻蚀试剂腐蚀,同时刻完后,还需要对晶圆进行清洗 。
第四步,用盐水通电方法进行蚀刻,以便去除胶体杂质 , 然后去掉晶圆上的胶体形成第一层电路 。专家们抓住了光刻胶的弱点,在它们的身上玩起了“投影”游戏,也就是将设计好的微电路投影在单晶硅片身上 。晶圆身上没被光刻胶保护的部分 , 表面的氧化膜渐渐被腐蚀掉,硅基底就裸露了,接着也变成了电路的形状 。一般会重复这个操作 8 次左右 , 晶圆被刻得越精细,芯片的性能就越好 。
第五步,进行离子注入,以改变单晶硅圆片表层的极性 。该过程主要是通过离子束将掺杂离子注入硅基底,而后,再进行一下热处理,让这些外来离子稳定下来,以得到一个成熟的晶圆 , 就是表面有数十亿个微小晶体管的晶圆 。
第六步 , 离子注入后晶圆片便有了晶体管雏形,在晶片上覆盖一层一氧化硅绝缘膜,接下来层层完成覆盖、雕刻、打磨、布线、连接,最终形成一整块有完整内核的晶圆 。
第七步,对晶圆进行细分切割 。接着,再进行沉积镀铜工艺 。镀上铜后,还要再次经历表面磨削、光刻、蚀刻等过程,将镀好的铜分割成细小的导线,进而将晶体管连接起来 。
第八步 , 芯片封装 。在这个过程中,晶圆们被分割成一个个集成电路裸片 。在通过电路测试后,同散热片、底板这些部件被封装到了一起 。至此,晶圆成了芯片 。封装测试合格的芯片就可以安装在手机、电脑、飞机、
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卫星上,是不是很神奇?

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