硅(Si)基片用途:用作半导体材料,大功率晶体管,整流器,太阳能电池等。
硅(Si)基片主要性能参数
晶体结构 | 面心立方 | ||
熔点(℃) | 1420 | ||
密度 | 2.4(g/cm3) | ||
掺杂物质 | 不参杂 | 掺B | 掺P |
类 型 | N或P | P | N |
电 阻 率 | >1000Ωcm | 10-3~40Ωcm | 102~104Ωcm |
E P D | ≤100∕cm2 | ≤100∕cm2 | ≤100∕cm2 |
氧含量(∕cm3) | ≤1~1.8×1018 | ≤1~1.8×1018 | ≤1~1.8×1018 |
碳含量(∕cm3) | ≤5×1016 | ≤5×1016 | ≤5×1016 |
尺寸 | 10×10mm、15×15mm、Dia50.8mm、Dia76.2mm、Dia100mm 可按照客户需求,定制特殊方向和尺寸的基片 |
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厚度 | 0.3-0.5mm、1.0mm | ||
尺寸公差 | <±0.1mm | ||
厚度公差 | <±0.015mm特殊要求可达到<±0.005mm) | ||
抛光 | 单面或双面 | ||
晶面定向精度 | ±0.5° | ||
边缘定向精度 | 2°(特殊要求可达到1°以内) | ||
取向 | <100>、<110>、<111>等 | ||
包装 | 100级洁净袋,1000级超净室 |
核心定义
硅基片是以高纯度单晶硅为核心材料制成的薄片,是半导体器件制造的基础载体,广泛用于集成电路、光电器件等领域16。其晶体结构(如<111>、<100>方向)和表面特性(粗糙度Ra<10Å)直接影响器件性能。
物理特性
化学性质:硅元素符号为Si,化学性质稳定,常温下不溶于水及多数酸,但溶于氢氟酸和强碱15。
晶体结构:分为无定形硅(黑色)和晶体硅(灰黑色),后者为原子晶体,熔点1410℃,硬度高且具备金属光泽。
电学性能:本征硅电阻率高,掺杂后可形成P型或N型半导体,适配不同电子器件需求36。
应用领域
集成电路(IC):作为微电子产业的基石,承载晶体管、存储器等元件制造,全球90%以上芯片基于硅基片生产。
功率器件:用于制造大功率整流器、MOSFET等,支持高电压、高频率场景35。
光电器件:包括红外光学窗口、太阳能电池衬底等,表面可镀SiO₂、Ti/Pt等功能层以增强性能。
生物芯片:在DNA测序、药物筛选中作为高精度生物分子固定化载体13。
制造工艺
单晶生长:通过提拉法(Czochralski法)或区熔法制备高纯度单晶硅棒,直径可达300mm以上。
晶圆加工:经切割、研磨、抛光等工序制成厚度0.3-0.6mm的薄片,表面粗糙度需控制在纳米级。
表面处理:通过热氧化生成SiO₂层,或沉积金属层(如Ti/Pt)以满足特定器件需求58。
行业地位与趋势
硅基片凭借储量丰富(地壳含量第二)、工艺成熟及成本优势,仍是半导体行业主流材料47。尽管化合物半导体(如GaN、SiC)在高频、高功率领域崛起,硅基片通过工艺创新(如FD-SOI技术)持续扩展应用边界,支撑5G、AI等产业发展。
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