半導(dǎo)體硅晶片

用于制造半導(dǎo)體硅晶片的方法，其中根據(jù)Czochralski法拉伸硅單晶，并將其加工成半導(dǎo)體晶片，在拉伸單晶期間控制拉伸速率V與生長前沿處的軸向溫度梯度G的比例V/G，從而在該單晶內(nèi)形成尺寸超過臨界尺寸的聚集的空位缺陷，

在制造該元件過程中，在對電子元件具有重要意義的半導(dǎo)體晶片的區(qū)域內(nèi)，使該聚集的空位缺陷收縮，從而使該區(qū)域內(nèi)的尺寸不再超過所述臨界尺寸。本發(fā)明還涉及半導(dǎo)體硅晶片，其在對電子元件具有重要意義的區(qū)域內(nèi)具有聚集的空位缺陷，其中該聚集的空位缺陷具有至少部分不含氧化物層的內(nèi)表面，而該聚集的空位缺陷的尺寸小于50納米。制成的晶片用在電腦上被稱作芯片。現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)有南北橋芯片之分:北橋芯片(North Bridge)是主板芯片組中起主導(dǎo)作用的最重要的組成部分，也稱為主橋(Host Bridge)。一般來說，芯片組的名稱就是以北橋芯片的名稱來命名的，例如英特爾 845E芯片組的北橋芯片是82845E，875P芯片組的北橋芯片是82875P等等。北橋芯片負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，提供對CPU的類型和主頻、系統(tǒng)的前端總線頻率、內(nèi)存的類型(SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等)和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持，整合型芯片組的北橋芯片還集成了顯示核心。北橋芯片就是主板上離CPU最近的芯片，這主要是考慮到北橋芯片與處理器之間的通信最密切，為了提高通信性能而縮短傳輸距離。因?yàn)楸睒蛐酒臄?shù)據(jù)處理量非常大，發(fā)熱量也越來越大，所以現(xiàn)在的北橋芯片都覆蓋著散熱片用來加強(qiáng)北橋芯片的散熱，有些主板的北橋芯片還會配合風(fēng)扇進(jìn)行散熱。因?yàn)楸睒蛐酒闹饕δ苁强刂苾?nèi)存，而內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)與處理器一樣變化比較頻繁，所以不同芯片組中北橋芯片是肯定不同的，當(dāng)然這并不是說所采用的內(nèi)存技術(shù)就完全不一樣，而是不同的芯片組北橋芯片間肯定在一些地方有差別。

由于已經(jīng)發(fā)布的AMD K8核心的CPU將內(nèi)存控制器集成在了CPU內(nèi)部，于是支持K8芯片組的北橋芯片變得簡化多了，甚至還能采用單芯片芯片組結(jié)構(gòu)。這也許將是一種大趨勢，北橋芯片的功能會逐漸單一化，為了簡化主板結(jié)構(gòu)、提高主板的集成度，也許以后主流的芯片組很有可能變成南北橋合一的單芯片形式(事實(shí)上SIS老早就發(fā)布了不少單芯片芯片組)。

由于每一款芯片組產(chǎn)品就對應(yīng)一款相應(yīng)的北橋芯片，所以北橋芯片的數(shù)量非常多。針對不同的平臺，目前主流的北橋芯片有以下產(chǎn)品(不包括較老的產(chǎn)品而且只對用戶最多的英特爾芯片組作較詳細(xì)的說明)

南橋芯片(South Bridge)是主板芯片組的重要組成部分，一般位于主板上離CPU插槽較遠(yuǎn)的下方，PCI插槽的附近，這種布局是考慮到它所連接的I/O總線較多，離處理器遠(yuǎn)一點(diǎn)有利于布線。相對于北橋芯片來說，其數(shù)據(jù)處理量并不算大，所以南橋芯片一般都沒有覆蓋散熱片。南橋芯片不與處理器直接相連，而是通過一定的方式(不同廠商各種芯片組有所不同，例如英特爾的英特爾Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded"妙渠")與北橋芯片相連。

南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信，如PCI總線、USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、實(shí)時時鐘控制器、高級電源管理等，這些技術(shù)一般相對來說比較穩(wěn)定，所以不同芯片組中可能南橋芯片是一樣的，不同的只是北橋芯片。所以現(xiàn)在主板芯片組中北橋芯片的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于南橋芯片。例如早期英特爾不同架構(gòu)的芯片組Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南橋芯片都采用82317AB，而近兩年的芯片組845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南橋芯片，但也能搭配ICH2南橋芯片。更有甚者，有些主板廠家生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品采用的南北橋是不同芯片組公司的產(chǎn)品，例如以前升技的KG7-RAID主板，北橋采用了AMD 760，南橋則是VIA 686B。

南橋芯片的發(fā)展方向主要是集成更多的功能，例如網(wǎng)卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI無線網(wǎng)絡(luò)等等。

天富熱電控股子公司北京天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司一直致力于碳化硅晶片的研發(fā)工作，經(jīng)過長期努力，該項(xiàng)目研究取得了較大的突破。

目前，天科合達(dá)共安裝碳化硅晶體生長爐33臺，晶片加工設(shè)備一批，初步具備了批量生產(chǎn)2英寸6H/4H導(dǎo)電型碳化硅晶片的能力，目前正在積極開拓市場，向全球研發(fā)機(jī)構(gòu)提供較高性價比的產(chǎn)品，以此打開銷售局面。截止目前，天科合達(dá)碳化硅晶片產(chǎn)品還未有大批量的商業(yè)訂單銷售。此外，天科合達(dá)已開發(fā)出非摻雜半絕緣碳化硅晶體生長技術(shù)，目前正致力于此類產(chǎn)品生長技術(shù)的優(yōu)化工作。我們給予"繼續(xù)持有"評級。

2009-臨003新疆天富熱電股份有限公司碳化硅晶片項(xiàng)目進(jìn)展公告公司控股子公司北京天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司一直致力于碳化硅晶片的研發(fā)工作，經(jīng)過長期努力，該項(xiàng)目研究取得了較大的突破。

目前，天科合達(dá)共安裝碳化硅晶體生長爐33臺(其中北京研發(fā)中心9臺，新疆生產(chǎn)基地24臺)，晶片加工設(shè)備一批，初步具備了批量生產(chǎn)2英寸6H/4H導(dǎo)電型碳化硅晶片的能力，目前正在積極開拓市場，向全球研發(fā)機(jī)構(gòu)提供較高性價比的產(chǎn)品，以此打開銷售局面。截止目前，天科合達(dá)碳化硅晶片產(chǎn)品還未有大批量的商業(yè)訂單銷售。此外，天科合達(dá)已開發(fā)出非摻雜半絕緣碳化硅晶體生長技術(shù)，目前正致力于此類產(chǎn)品生長技術(shù)的優(yōu)化工作

行業(yè)前景分析:

參考資料:

在石英、瑪瑙、燧石和普通的灘石中就可以發(fā)現(xiàn)硅元素。硅是建筑材料水泥、磚、和玻璃中的主要成分，也是大多數(shù)半導(dǎo)體和微電子芯片的主要原料。有意思的是，硅自身的導(dǎo)電性并不是很好。然而，可以通過添加適當(dāng)?shù)臄v雜劑來精確控制它的電阻率。 制造半導(dǎo)體前，必須將硅轉(zhuǎn)換為晶圓片。這要從硅錠的生長開始。單晶硅是原子以三維空間模式周期形成的固體，這種模式貫穿整個材料。多晶硅是很多具有不同晶向的小單晶體單獨(dú)形成的，不能用來做半導(dǎo)體電路。多晶硅必須融化成單晶體，才能加工成半導(dǎo)體應(yīng)用中使用的晶圓片。

加工硅晶片

生成一個硅錠要花一周到一個月的時間，這取決于很多因素，包括大小、質(zhì)量和終端用戶要求。超過 75%的單晶硅晶圓片都是通過 Czochralski (CZ) 方法生長的。CZ 硅錠生長需要大塊的純凈多晶硅將這些塊狀物連同少量的特殊III、V族元素放置在石英坩堝中，這稱為攙雜。 加入的攙雜劑使那些長大的硅錠表現(xiàn)出所需要的電特性。最普通的攙雜劑是硼、磷、砷和銻。因使用的攙雜劑不同，會成為一個P 型或 N型的硅錠(P 型 / 硼 ， N 型 / 磷、 銻、砷)。

然后將這些物質(zhì)加熱到硅的熔點(diǎn)--1420攝氏度之上。一旦多晶硅和攙雜劑混合物熔解，便將單晶硅種子放在熔解物的上面，只接觸表面。種子與要求的成品硅錠有相同的晶向。為了使攙雜均勻，子晶和用來熔化硅的坩堝要以相反的方向旋轉(zhuǎn)。一旦達(dá)到晶體生長的條件，子晶就從熔化物中慢慢被提起。生長過程開始于快速提拉子晶，以便使生長過程初期中子晶內(nèi)的晶缺陷降到最少。然后降低拖拉速度，使晶體的直徑增大。當(dāng)達(dá)到所要求的直徑時，生長條件就穩(wěn)定下來以保持該直徑。因?yàn)榉N子是慢慢浮出熔化物的，種子和熔化物間的表面張力在子晶表面上形成一層薄的硅膜，然后冷卻。冷卻時，已熔化硅中的原子會按照子晶的晶體結(jié)構(gòu)自我定向。

硅錠完全長大時，它的初始直徑要比最終晶圓片要求的直徑大一點(diǎn)。接下來硅錠被刻出一個小豁口或一個小平面，以顯示晶向。一旦通過檢查，就將硅錠切割成晶圓片。由于硅很硬，要用金剛石鋸來準(zhǔn)確切割晶圓片，以得到比要求尺寸要厚一些的晶片。金剛石鋸也有助于減少對晶圓片的損傷、厚度不均、彎曲以及翹曲缺陷。

切割晶圓片后，開始進(jìn)入研磨工藝。研磨晶圓片以減少正面和背面的鋸痕和表面損傷。同時打薄晶圓片并幫助釋放切割過程中積累的硬力。研磨后，進(jìn)入刻蝕和清洗工藝，使用氫氧化鈉、乙酸和硝酸的混合物以減輕磨片過程中產(chǎn)生的損傷和裂紋。關(guān)鍵的倒角工藝是要將晶圓片的邊緣磨圓，徹底消除將來電路制作過程中破損的可能性。倒角后，要按照最終用戶的要求，經(jīng)常需要對邊緣進(jìn)行拋光，提高整體清潔度以進(jìn)一步減少破損。

生產(chǎn)過程中最重要的工藝是拋光晶圓片，此工藝在超凈間中進(jìn)行。超凈間從一到一萬分級，這些級數(shù)對應(yīng)于每立方米空間中的顆粒數(shù)。這些顆粒在沒有控制的大氣環(huán)境下肉眼是不可見的。例如起居室或辦公室中顆粒的數(shù)目大致在每立方米五百萬個。為了保持潔凈水平，生產(chǎn)工人必須穿能蓋住全身且不吸引和攜帶顆粒的潔凈服。在進(jìn)入超凈間前，工人必須進(jìn)入吸塵室內(nèi)以吹走可能積聚的任何顆粒。

大多數(shù)生產(chǎn)型晶圓片都要經(jīng)過兩三次的拋光, 拋光料是細(xì)漿或者拋光化合物。多數(shù)情況下，晶圓片僅僅是正面拋光，而300毫米的晶圓片需要雙面拋光。除雙面拋光以外，拋光將使晶圓片的一面象鏡面一樣。拋光面用來生產(chǎn)電路，這面必須沒有任何突起、微紋、劃痕和殘留損傷。拋光過程分為兩個步驟，切削和最終拋光。這兩步都要用到拋光墊和拋光漿。切削過程是去除硅上薄薄的一層，以生產(chǎn)出表面沒有損傷的晶圓片。最終拋光并不去除任何物質(zhì)，只是從拋光表面去除切削過程中產(chǎn)生的微坑。

拋光后，晶圓片要通過一系列清洗槽的清洗，這一過程是為去除表面顆粒、金屬劃痕和殘留物。之后，要經(jīng)常進(jìn)行背面擦洗以去除最小的顆粒。

這些晶圓片經(jīng)過清洗后，將他們按照最終用戶的要求分類，并在高強(qiáng)度燈光或激光掃描系統(tǒng)下檢查，以便發(fā)現(xiàn)不必要的顆?；蚱渌毕?。一旦通過一系列的嚴(yán)格檢測，最終的晶圓片即被包裝在片盒中并用膠帶密封。然后把它們放在真空封裝的塑料箱子里，外部再用防護(hù)緊密的箱子封裝，以確保離開超凈間時沒有任何顆粒和濕氣進(jìn)入片盒。

其次，半導(dǎo)體硅是這樣定義的:導(dǎo)體硅材料的現(xiàn)狀，在當(dāng)今全球超過2000億美元的半導(dǎo)體市場中，95%以上的半導(dǎo)體器件和99%以上的集成電路(LSI)都是用高純優(yōu)質(zhì)的硅拋光片和外延片制作的。在未來30-50年內(nèi)，它仍將是LSI工業(yè)最基本和最重要的功能材料。半導(dǎo)體硅材料以豐富的資源、優(yōu)質(zhì)的特性、日臻完善的工藝以及廣泛的用途等綜合優(yōu)勢而成為了當(dāng)代電子工業(yè)中應(yīng)用最多的半導(dǎo)體材料，它還是目前可獲得的純度最高的材料之一，其實(shí)驗(yàn)室純度可達(dá)12個"9" 的本征級，工業(yè)化大生產(chǎn)也能達(dá)到7~11 個"9'的高純度。

所以，這樣你就懂得由這種材料做成的芯片就稱為半導(dǎo)體硅晶片。下面是它的一些應(yīng)用:產(chǎn)品應(yīng)用半導(dǎo)體或芯片是由硅生產(chǎn)出來的。晶圓片上刻蝕出數(shù)以百萬計(jì)的晶體管，這些晶體管比人的頭發(fā)要細(xì)小上百倍。半導(dǎo)體通過控制電流來管理數(shù)據(jù)，形成各種文字、數(shù)字、聲音、圖象和色彩。它們被廣泛用于集成電路，并間接被地球上的每個人使用。這些應(yīng)用有些是日常應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)、電信和電視，還有的應(yīng)用于先進(jìn)的微波傳送、激光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、醫(yī)療診斷和治療設(shè)備、防御系統(tǒng)和NASA航天飛機(jī)。

周良知，1965年大學(xué)畢業(yè)，1982年獲碩士學(xué)位，1987年，作為訪問學(xué)者，赴美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系進(jìn)修，之后先后在美國National Semiconductor Corp. AIliance Fiber Optic Products Inc.Oplink Communication Inc.OpticNet Inc.等擔(dān)任半導(dǎo)體硅晶片工藝師、微電子器件研究與開發(fā)工程師、微電子器件封裝高級工程師等職務(wù)。