标签: 半导体材料

半导体材料作为半导体产业链上游的重要环节，在芯片的生产制造过程中起到关键性作用。根据芯片制造过程划分，半导体材料主要分为基体材料、制造材料和封装材料。其中，基体材料主要用来制造硅晶圆或化合物半导体；制造材料主要是将硅晶圆或化合物半导体加工成芯片所需的各类材料；封装材料则是将制得的芯片封装切割过程中所用到的材料。 1、粘结材料 采用粘结技术实现管芯与底座或封装基板连接的材料，在物理化学性能上要满足机械强度高、化学性能稳定、导电导热、低固化温度和可操作性强的要求。在实际应用中主要的粘结技术包括银浆粘接技术、低熔点玻璃粘接技术、导电胶粘接技术、环氧树脂粘接技术、共晶焊技术。环氧树脂是应用比较广泛的粘结材料，芯片和封装基本材料表面呈现不同的亲水和疏水性，需对其表面进行等离子处理来改善环氧树脂在其表面的流动性，提高粘结效果。 2、陶瓷封装材料 用于承载电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相比于金属封装材料和塑料封装材料，陶瓷封装材料具有耐湿性好，良好的线膨胀率和热导率，在电热机械等方面性能极其稳定，但加工成本高，具有较高的脆性。 3、封装基板 是封装材料中成本占比zui大的部分，主要起到承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板的作用。完整的芯片是由裸芯片（晶圆片）与封装体（封装基板与固封材料、引线等）组合而成。封装基板能够保护、固定、支撑芯片，增强芯片的导热散热性能，另外还能够连通芯片与印刷电路板，实现电气和物理连接、功率分配、信号分配，以及沟通芯片内部与外部电路等功能。 4、切割材料 晶圆切割是半导体芯片制造过程中重要的工序，在晶圆制造中属于后道工序，主要将做好芯片的整片晶圆按照芯片大小切割成单一的芯片井粒。在封装流程中，切割是晶圆测试的前序工作，常见的芯片封装流程是先将整片晶圆切割为小晶粒然后再进行封装测试，而晶圆级封装技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片。 目前主流的切割方法分为两类，一类是用划片系统进行切割，另一类利用激光进行切割。其中划片系统切割主要包括砂浆切割和金刚石材料切割，该技术起步较早shi chang 份额较大。激光切割属于新兴无接触切割，切割表面光滑平整，适用于不同类型的晶圆切割。 ​

半导体材料作为半导体产业链上游的重要环节，在芯片的生产制造过程中起到关键性作用。根据芯片制造过程划分，半导体材料主要分为基体材料、制造材料和封装材料。其中，基体材料主要用来制造硅晶圆或化合物半导体；制造材料主要是将硅晶圆或化合物半导体加工成芯片所需的各类材料；封装材料则是将制得的芯片封装切割过程中所用到的材料。 制造材料 1、光刻胶 光刻胶是光刻工艺的核心材料，其主要是通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀刻材料。按照下游应用场景不同，光刻胶可分为半导体光刻胶、LCD光刻胶和PCB光刻胶。从组成成分来看，光刻胶主要成分包括光刻胶树脂、感光剂、溶剂和添加剂等。 在光刻工艺中，光刻胶被涂抹在衬底上，光照或辐射通过掩膜板照射到衬底后，光刻胶在显影溶液中的溶解度便发生变化，经溶液溶解可溶部分后，光刻胶层形成与掩膜版 wan全 相同的图形，再通过刻蚀在衬底上完成图形转移。根据下游应用的不同，衬底可以为印刷电路板、面板和集成电路板。光刻工艺是半导体制造中的核心工艺。 2、溅射靶材 靶材是制备电子薄膜材料的溅射工艺*不可少的原材料。溅射工艺主要利用离子源产生的离子，在真空中加速聚集成高速度流的离子束流，轰击固体表面，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体称为溅射靶材。 溅射靶材主要应用于半导体、平板显示和太阳能电池等领域。半导体对靶材的金属纯度和内部微观结构要求最高，通常要求达到99.9995%（5N5）以上，平板显示器、太阳能电池的金属纯度要求相对较低，分别要求达到99.999%（5N）、99.995%（4N5）以上。 3、抛光材料 化学机械抛光（CMP）其工作原理是在一定压力及抛光液的存在下，被抛光的晶圆片与抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。 抛光垫和抛光液是最主要的抛光材料，其中，抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，主要起到抛光、润滑、冷却的作用，而抛光垫主要作用是存储、传输抛光液，对硅片提供一定压力并对其表面进行机械摩擦，是决定表面质量的重要辅料。 4、电子特气 电子特种气体（简称“电子特气”）是仅次于硅片的第二大半导体原材料，下游应用广泛。电子特气是指用特殊工艺生产并在特定领域中应用的，在纯度、品种、性能等方面有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配置的二元或多元混合气（具体产品如下图所示）。电子特气是电子工业中的关键性化工材料，下游应用涵盖半导体、显示面板、光纤光缆、光伏、新能源汽车、航空航天等多个领域。 5、掩膜版 又称为光罩、光掩膜、光刻掩膜版，是半导体芯片光刻过程中的设计图形的载体，通过光刻和刻蚀，实现图形到硅晶圆片上的转移。通常根据需求不同，选择不同的玻璃基板。 6、湿电子化学品 又称为超净高纯试剂，主要用于半导体制造过程中的各种高纯化学试剂。按照用途可分为通用湿电子化学品和功能性湿电子化学品，其中通用湿电子化学品一般是指高纯度的纯化学溶剂，如高纯去离子水、氢氟酸、硫酸、磷酸、硝酸等较为常见的试剂。功能性湿电子化学品是指通过复配手段达到特殊功能、满足制造过程中特殊工艺需求的配方类化学品，如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等，经常使用在刻蚀、溅射等工艺环节。在晶圆制造过程中，主要使用高纯化学溶剂去清洗颗粒、有机残留物、金属离子、自然氧化层等污染物。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，可以测量磁场强度和电流等物理量。霍尔效应是指，当电流通过一块导体时，如果该导体置于垂直于电流方向的磁场中，就会在导体两侧出现一定的电势差，这就是霍尔效应。霍尔元件可以利用霍尔效应测量磁场的大小和方向。 使用半导体材料制作的霍尔元件有以下几个优点： 1、高精度：半导体材料的电子迁移率高，能够保证电子传输的准确性和稳定性，从而提高了霍尔元件的精度。 2、高灵敏度：半导体材料的灵敏度比金属材料高，可以更加准确地测量磁场强度和电流等物理量。 3、小尺寸：半导体材料可以制成非常小的器件，可以在微型化、轻量化的应用中发挥重要作用。 4、易于集成：半导体材料与传统的半导体工艺兼容，易于集成到电路中。 ​

半导体材料的霍尔效应是表征和分析半导体材料的重要手段，可根据霍尔系数的符号判断材料的导电类型。霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转，当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，形成附加的横向电场。 根据霍尔系数及其与温度的关系可以计算载流子的浓度，以及载流子浓度同温度的关系，由此可以确定材料的禁带宽度和杂质电离能;通过霍尔系数和电阻率的联合测量能够确定载流子的迁移率，用微分霍尔效应法可测纵向载流子浓度分布;测量低温霍尔效应可以确定杂质补偿度。与其他测试不同的是霍尔参数测试中测试点多、连接繁琐，计算量大，需外加温度和磁场环境等特点。 锦正茂霍尔效应测试仪，是用于测量半导体材料的载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重要参数，而这些参数是了解半导体材料电学特性必须预先掌控的，因此是理解和研究半导体器件和半导体材料电学特性必*的工具。 该仪器为性能稳定、功能强大、性价比高的霍尔效应仪,在国内高校、研究所及半导体业界拥有广泛的用户和知*度。仪器轻巧方便，易于携带，主要用于量测电子材料之重要特性参数，如载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等，薄膜或固体材料均可。 可测试材料: 半导体材料：SiGe, SiC, InAs, InGaAs, InP, AlGaAs, HgCdTe和铁氧体材料，低阻抗材料：石墨烯、金属、透明氧化物、弱磁性半导体材料、TMR材料，高阻抗材料：半绝缘的 GaAs, GaN, CdTe等。

半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。 半导体材料按化学成分和内部结构，大致可分为以下几类。1、化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多，重要的有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。其中砷化镓是制造微波器件和集成电的重要材料。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。3.无定形半导体材料 用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料，分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种。这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力，主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。2、元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。50年代，锗在半导体中占主导地位，但 锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。因此，硅已成为应用*多的一种增导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。3、有机增导体材料已知的有机半导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到应用 。半导体材料的特性参数对于材料应用甚为重要。因为不同的特性决定不同的用途。 ​