⑴ 太阳能电池片加工中的掺杂与扩散原理
太阳能电池片加工中的掺杂与扩散原理的原理:
半导体的掺杂扩散,主要是依靠了离子从高浓度像低浓度区域扩散的原理。在太阳能的硅片中,把杂质原子的气相源靠近硅片,加热后,使其慢慢扩散,杂质原子会慢慢的深入硅片中,浓度从硅片边缘到内部是逐渐降低的。
半导体中的掺杂是指在半导体硅中掺入磷或镓可以得n型或p型半导体材料,由此制出各式各样的半导体器件。在一些无机固体化合物中掺入不同的金属离子,可以得到不同性质的发光材料,如氧化钇(III)中掺入铕(III)离子可以得到发红光的荧光材料。
⑵ 芯片到底是如何被制造出来的
一枚小小的芯片中却拥有20亿个晶体管结构,内部就像是放大了的超级城市一般,其复杂程度难以想象。这样精巧的结构设计是如何被制造出来的呢?
芯片制造最基础的材料竟然是我们常见到的砂子,它的主要成份是二氧化硅,在极高的温度下的还原反应从氧化物之中提炼出高纯度的硅晶体,再制作成硅锭,继而把硅锭切成薄如蝉翼的圆形硅片,被称之为硅晶圆。
首先要对硅晶圆进行光刻,然后在上面涂抹上一层特殊的胶水,再把设计好的拥有几十亿个电路元件的芯片图纸制作成掩模版,所谓掩模版就是一种特殊投影成像的底片,这当中有芯片设计之初的图纸,下面就要将其印制到硅晶圆上了。性能越强劲的芯片需要在越小的晶片上放置更多的电子元件,这也对投射的分辨率有更高的要求,这就如同要刻画出更精密的图纸就要拥有更加小的一支笔才能完成这项任务,投影光源的波长越短,它投射出的画面精细度就越高,这就要求光刻机的光源波长要越短。从紫外线到深紫外线,再到极紫外线,当前只有最先进的极紫外线光刻机才能制造出7纳米和5纳米的芯片。
利用极紫外光将芯片设计图纸投影到硅晶圆的光刻胶模上,此时会发生光化学反应,凡被光所照射的地方便可溶于水,再通过显影清洗后,就形成了光刻电路纹理,在用特制的化学药水进行蚀刻,从而得到各种纵横交织的电路凹槽,再将其中注入相应的杂质粒子,在高温条件下扩散,直到导电性能满足设计的需求,再把之前的一系列流程重复几十次,让晶片具有更复杂的三维构造,最后再通过金属镀膜技术将各层之间的元件相互联通。
整个芯片制造的过程要用到大量精细的光学技术,材料技术和精密的加工技术,其中任何一项技术都是缺一不可的。这里极高精度的光刻机是整个芯片生产过程中的重中之重。当前世界上最为先进的极紫外光刻机为荷兰的ASML公司所制造,拥有超大功率的激光器所发射的脉冲激光可产生极端波长的紫外线,脉冲激光击中极小的液态锡时,瞬间可以将其变成高温等离子电浆,此时可激发出光刻机所需要的极紫外光,再经过一些列的反射镜面送入光刻机的投影镜头,对硅晶圆进行光刻。
光刻机重达200吨,是目前世界上最精密的机器之一,单台售价就高达1.5亿美元。曾今中国的某公司就向荷兰ASML公司预定了一台极紫外光刻机,但至今也没有成功交付,这其中包括需要通过美国授权的专利技术,光刻机的激光光源系统就是其中之一。
芯片制造业属于资本密集形和高度技术密集形产业,且研发周期漫长,在这条道路上我们还需要不断的 探索 ,但总有一天我们会成功的。华为总裁任正非曾说:“我们的芯片要赶超苹果公司的还需要至少50年的时间。”在面对日新月异的 科技 发展与技术封锁面前,我们无所畏惧,勇往直前!
⑶ 芯片的极限温度是多少
芯片的极限温度是多少
芯片的极限温度与额定电压和电流一样是绝对的吗?尽管集成电路制造商不能保证芯片在其额定温度范围之外也正常工作,但当超出其温度范围限制时,芯片不会突然停止工作。但是如果工程师需要在其他温度下使用芯片,那么他们必须确定这些芯片的工作情况,以及芯片行为的一致性。
一些有用的常用规则
当温度约为185~200°C(具体值取决于工艺),增加的漏电和降低的增益将使得硅芯片的工作不可预测,并且掺杂剂的加速扩散会把芯片寿命缩短至数百小时,或者最好的`情况下,也可能仅有数千小时。不过在某些应用中,可以接受高温对芯片造成的较低性能和较短寿命影响,如钻头仪器仪表应用,芯片常常工作在高温环境下。但如果温度变得更高,那么芯片的工作寿命就可能变得太短,以至于无法使用。
在非常低的温度下,降低载流子迁移率最终导致芯片停止工作,但是某些电路却能够在低于50K的温度下正常工作,尽管该温度已经超出了标称范围。
基本的物理性质并不是唯一的限制因素
设计上的权衡考虑可能会使芯片在某一温度范围内的性能得到改善,但是在该温度范围外芯片却会发生故障。例如,如果AD590温度传感器在上电后并逐渐冷却的情况下,它可工作于液氮中,但是在77K时却不能直接启动。
性能优化导致了更加微妙的影响
商用级芯片在0~70°C的温度范围内具有非常好的精度,但是在该温度范围外,精度却会变得很差。而相同芯片的军用级产品由于采用了不同的微调算法,或者甚至使用略有差别的电路设计,使它能够在-55~+155°C的宽温度范围内保持略低于商用级芯片的精度。商用级标准和军用级标准之间的差别并不仅仅是由不同的测试方案导致的。
还存在另外两个问题
第一个问题:封装材料的特性,封装材料可能会在硅失效之前就失效。
第二个问题:热冲击的影响。AD590在缓慢冷却的情况下,在77K的温度下也能够工作的这种特性,并不意味着其在较高的瞬态热力学应用下突然被放置到液氮中,还能同样正常工作。
在芯片的标称温度范围外使用的唯一方法就是测试,测试,再测试,这样才确保您能够理解非标准温度对几个不同批次的芯片行为的影响。检查您所有的假设。芯片制造商有可能会向您提供相关帮助,但是也可能不会给出有关标称温度范围外的芯片工作的任何信息。
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;⑷ 电子厂tf芯片是什么部门
电子厂tf芯片是Thin film薄膜区部门
半导体封装里,英文缩写TF代表什么工序Thin film薄膜区,芯片生产最后一道工序。分为扩散工艺技术和扩散设备检测、维修技术两个方面。
扩散工艺技术主要是对半导体芯片进行高温掺杂的操作、控制等工作,需要具备一定的半导体器件和IC的知识。
扩散设备的检测、维修,主要的工作对象是扩散炉及其自动控制装置,需要具备一定的机电、自动控制和少量的半导体技术知识。如果能够熟悉这两个方面的工作,当然厂方求之不得。
⑸ 硅芯片存储数据的原理是什么
硅芯片存储数据的原理是sram里面的单位是若干个开关组成一个触发器,形成可以稳定存储0, 1信号,同时可以通过时序和输入信号改变存储的值。dram,主要是根据电容上的电量,电量大时,电压高表示1反之表示0芯片就是有大量的这些单元组成的,所以能存储数据。
硅材料具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。硅在室温的化学性质很稳定,且现在的硅片加工工艺,很容易制备大尺寸平整度在纳米级水平的硅片,使得该方法有望用于信息存储技术。
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单晶硅:熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显着的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
以上内容参考:网络-硅晶片
⑹ 半导体扩散工艺是什么
扩散技术目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和PN结。在集成电路发
展初期是半导体器件生产的主要技术之一。但随着离子注入的出现,扩散工艺在制备浅结、低浓度掺杂和控制精度等方面的巨大劣势日益突出,在制造技术中的使用已大大降低。
1 扩散机构
2 替位式扩散机构
这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大,它沿着硅晶体内晶格空位跳跃前进扩散,杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置,不改变原来硅材料的晶体结构。硼、磷、砷等是此种方式。
3. 填隙式扩散机构
这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大,杂质原子进入硅晶体后,不占据晶格格点的正常位置,而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式
在当今的亚微米工艺中,由于浅结、短沟的限制,硅片工艺后段的热过程越来越被谨慎地使用,但是退火仍然以不同的形式出现在工艺的流程中。退火可以激活杂质,减少缺陷,并获得一定的结深。它的工艺时间和温度关系到结深和杂质浓度。
4磷掺杂
由于磷掺杂的控制精度较底,它已经渐渐地退出了工艺制作的舞台。但是在一些要求不高的工艺步骤仍然在使用。
5多晶掺杂
向多晶中掺入大量的杂质,使多晶具有金属导电特质,以形成MOS之“M”或作为电容器的一个极板或形成多晶电阻,之所以不用离子注入主要是出于经济的原因
⑺ 科普文:芯片的制造过程
一、根据芯片上集成的微电子器件的数量,集成电路(芯片)分为以下六类:小型集成电路,中型集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路,极大规模集成电路,GLSI等。
最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心。
根据电路特点,集成电路分为模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。
半导体集成电路工艺,包括以下步骤:光刻,刻蚀,薄膜(化学气相沉积或物理气相沉积),掺杂(热扩散或离子注入),化学机械平坦化CMP。
二、芯片制造如同盖房子,以晶圆作为地基,层层往上叠。没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此芯片设计师很重要。
在IC生产流程中,IC多由专业IC设计公司进行规划、设计,比如联发科、高通、Intel等。IC设计中,最重要的步骤就是规格制定。类比盖房子,先要决定要几间房子,有什么建筑法规要遵守,在确定好所有功能后再进行设计,这样才能免去后续多次修改的麻烦。
规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何,对大方向做设定。接着是察看有哪些协定需要遵守,比如无线网卡的芯片就需要符合IEEE 802.11规范,不然,就无法与市面上其他设备连线。最后确定IC的制作方法,将不同欧冠功能分配成不同单元,并确立不同单元间连接的方法,如此便完成规格的制定。
接着便是设计芯片的细节,就先初步记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,方便后续制图。在IC 芯片中,使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来,常使用的HDL有Verilog、VHDL等,使用程式码可轻易的将IC功能表达出来。
有了完整规画后,接下来便是画出平面设计蓝图。在IC设计中,逻辑合成便是将确定无误的HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将HDL code转换成逻辑电路,并反复修改至无误。
最后,将合成的程式码再放入另一套EDA tool,进行电路布局和绕线。
参考文章:芯片到底是什么?https://blog.csdn.net/fuli911/article/details/116740481?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162415509316780274192768%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=162415509316780274192768&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-2-116740481.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=%E8%8A%AF%E7%89%87&spm=1018.2226.3001.4187
⑻ 芯片制造过程图解
芯片制造过程:光刻、刻蚀、薄膜(化学气相沉积或物理气相沉积)、掺杂(热扩散或离子注入)、化学机械平坦化CMP。
使用单晶硅晶圆(或III-V族,如砷化镓)用作基层,然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件,再利用薄膜和CMP技术制成导线,如此便完成芯片制作。
因产品性能需求及成本考量,导线可分为铝工艺(以溅镀为主)和铜工艺(以电镀为主参见Damascene)。主要的工艺技术可以分为以下几大类:黄光微影、刻蚀、扩散、薄膜、平坦化制成、金属化制成。
(8)芯片高温存储掺杂扩散扩展阅读
芯片具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。
用芯片来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。