在半导体行业,大多数人都不知道有哪些材料能够实现当今电子设备的超高精度和性能。这些材料在晶圆制造、光刻、蚀刻和封装等关键工艺中发挥着特定的作用。.
硅(Si):现代半导体的基础
硅仍然是半导体技术的基础。在精确掺杂的情况下,硅既能充当绝缘体,又能充当导体,这使它成为形成集成电路的理想材料。几乎所有芯片都以高纯度单晶硅片为起点,支持纳米级微细加工。.
主要优势
出色的电气和热特性
丰富且具有成本效益
成熟的加工技术
二氧化硅(SiO₂):绝缘和保护
二氧化硅(俗称硅石)用作介电层和表面钝化材料。它在导电层之间提供绝缘,保护晶片不受污染,并确保器件的长期可靠性。二氧化硅薄膜通常通过热氧化或化学气相沉积(CVD)的方法生长。.
应用:
MOSFET 中的栅极氧化物
集成电路中的层间介质
防护涂层
金属:电信号的导电路径
铝、铜、钨和钛等金属广泛应用于半导体互连器件、电极和接触层。它们为微芯片内的信号传输和电力输送提供了必要的导电通道。尤其是铜,由于其电阻率低、抗电迁移能力强,已成为最主要的选择。.
常见金属及其用途:
铜 (Cu): 互连和布线
钨 (W): 通过和联系填写
铝 (Al): 较旧的互连技术和接合垫
陶瓷:适用于极端环境的高性能材料
陶瓷材料是半导体制造中不可或缺的材料,因为它们具有以下优点 卓越的热性能、电气性能和机械性能. .它们用于要求高精度、高稳定性和耐恶劣加工条件的关键部件。.
常见的陶瓷材料:
氧化铝 (Al₂O₃): 出色的电气绝缘性和耐化学性
氮化铝(AlN): 高导热性和电绝缘性
碳化硅 (SiC): 出色的强度和抗等离子性能
在半导体制造中的应用
晶片载体、静电卡盘和加热平台
蚀刻和沉积设备中的抗等离子部件
光刻和检测系统中的高精度绝缘元件
先进陶瓷的可靠性和尺寸稳定性使其成为在高真空或高温环境下保持严格过程控制和确保产品质量的关键。.
光刻胶和化学品:精确图案化
光刻胶和加工化学品是在半导体晶片上确定复杂图案的关键。光刻胶会对紫外线或极紫外线(EUV)产生反应,从而在光刻过程中实现精确的图案转移。蚀刻剂、显影剂和清洗剂等辅助化学品在塑造和完善微结构方面发挥着至关重要的作用。.
光刻胶类型:
积极抵抗: 暴露区域变得可溶,并被清除
消极抵抗: 裸露区域在开发后硬化并保留下来
结论
半导体制造是材料科学与精密工程的复杂结合。从硅晶片和导电金属到先进陶瓷和化合物,每种材料都对性能、可靠性和微型化做出了独特的贡献。.
随着设备几何尺寸不断缩小,工艺条件要求越来越高、, 技术陶瓷将发挥越来越重要的作用 - 确保下一代半导体设备和元件的稳定性、绝缘性和热管理。.