晶圓是什么-MOS管晶圓性能參數(shù)知識(shí)普及

MOS管晶圓是什么

晶圓是指制作硅半導(dǎo)體積體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經(jīng)過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。

目前國內(nèi)晶圓生產(chǎn)線以8英寸和12英寸為主。晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時(shí)加工1片或多片晶圓。隨著半導(dǎo)體特征尺寸越來越小，加工及測量設(shè)備越來越先進(jìn)，使得晶圓加工出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。同時(shí)，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時(shí)，空氣中的顆粒數(shù)對晶圓加工后質(zhì)量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈的提高，顆粒數(shù)也出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

MOS管晶圓-性能參數(shù)

硅晶圓和硅太陽能電池分別是半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體器件的典型代表。半導(dǎo)體特性參數(shù)衡量和表征材料及其器件的性能。

由于載流子是半導(dǎo)體材料及器件的功能載體，載流子移動(dòng)形成電流及電場，同時(shí)載流子具有發(fā)光、熱輻射等特性，因此載流子參數(shù)是表征半導(dǎo)體材料及器件載流子輸運(yùn)特性的基礎(chǔ)，即載流子參數(shù)是硅晶圓和硅太陽能電池特性參數(shù)的重要組成部分。

當(dāng)硅晶圓經(jīng)過加工、制造形成硅太陽能電池后，由于 pn 結(jié)和費(fèi)米能級(jí)的差異，導(dǎo)致載流子分離形成電壓，進(jìn)而有飽和電流、填充因子和光電轉(zhuǎn)化效率等電性能參數(shù)直觀反映并影響太陽能電池伏安特性。

綜上分析，硅晶圓的主要特性參數(shù)包括載流子參數(shù)。載流子分為多數(shù)載流子和少數(shù)載流子，包括電子和空穴。載流子擴(kuò)散和漂移形成電流構(gòu)成半導(dǎo)體器件傳遞信息的基礎(chǔ)。載流子輸運(yùn)參數(shù)是描述載流子運(yùn)動(dòng)和濃度的基本參數(shù)，主要包括載流子壽命、擴(kuò)散系數(shù)及前、后表面復(fù)合速率等。

這些參數(shù)直接反映了半導(dǎo)體材料的物理特性和電學(xué)性能，影響載流子濃度、遷移率；摻雜濃度是決定載流子濃度另一重要參數(shù)，影響材料電阻率和載流子壽命等參數(shù)，決定器件性能。

載流子濃度

多數(shù)半導(dǎo)體器件為少數(shù)載流子器件，如硅太陽能電池。本文后續(xù)提到的載流子參數(shù)均為少數(shù)載流子參數(shù)。半導(dǎo)體在熱平衡狀態(tài)下，空穴和電子濃度相等，此時(shí)為穩(wěn)態(tài)；當(dāng)受到外部激勵(lì)（光、電、熱等能量激勵(lì)）時(shí)，半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)，電子和空穴均增加，形成過剩載流子。載流子壽命（lifetime），是指過剩載流子平均存在時(shí)間，載流子濃度滿足指數(shù)衰減規(guī)律。

載流子壽命

載流子壽命根據(jù)載流子復(fù)合類型可分為輻射復(fù)合壽命、俄歇復(fù)合壽命以及Shockley-Read-Hal（SRH）復(fù)合壽命。載流子壽命是反映材料和器件缺陷濃度的重要參數(shù)，也是衡量器件開關(guān)速度、電流增益、電壓等特性的重要指標(biāo)，同時(shí)對半導(dǎo)體激光器、光電探測器以及太陽能電池等光電子器件的電光和光電轉(zhuǎn)化效率起到重要作用。

表面復(fù)合速率

載流子既在材料體內(nèi)發(fā)生復(fù)合也在表面發(fā)生復(fù)合。表面復(fù)合壽命或表面復(fù)合速率（Surfacerecombination velocity，s）是描述載流子在表面復(fù)合快慢的物理量。

表面復(fù)合壽命越大說明表面復(fù)合速率越低，反之，表面復(fù)合速率越高。表面粗糙度、表面懸掛鍵等表面物理性質(zhì)和狀態(tài)是影響表面復(fù)合速率的關(guān)鍵。表面復(fù)合速率是表征材料的表面質(zhì)量的重要性能參數(shù)。

有效壽命

載流子有效壽命是將體壽命和表面復(fù)合壽命綜合的參數(shù)，是特定樣件載流子整體壽命的表征。目前大多數(shù)檢測技術(shù)檢測的載流子壽命為載流子有效壽命，無法將體壽命和表面復(fù)合速率分離，因此很難逐一分析表面處理工藝、體內(nèi)缺陷和摻雜等過程對硅晶圓和太陽能電池性能的影響。

擴(kuò)散系數(shù)

擴(kuò)散系數(shù)（Diffusion coefficient，D）是表征在單位時(shí)間單位面積上，載流子通過界面快慢的物理量。擴(kuò)散系數(shù)和載流子壽命共同決定載流子擴(kuò)散長度（Diffusion length），擴(kuò)散長度是評價(jià)材料性能的典型參數(shù)，載流子擴(kuò)散長度越長材料質(zhì)量越好；對于太陽能電池來說，載流子擴(kuò)散長度越長載流子分離和收集效率越好、光電轉(zhuǎn)化效率越高。

摻雜

摻雜是形成功能半導(dǎo)體的必要環(huán)節(jié)，摻雜濃度對電阻率和載流子輸運(yùn)參數(shù)有著重要影響。本征半導(dǎo)體，即不摻雜半導(dǎo)體，常溫時(shí)電阻率非常高，隨著摻雜濃度增加，電阻率降低，載流子壽命和擴(kuò)散長度逐漸降低。

MOS管晶圓-晶圓尺寸概念

晶圓是最常用的半導(dǎo)體材料，按其直徑分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等規(guī)格，近來發(fā)展出12英寸甚至研發(fā)更大規(guī)格（14英寸、15英寸、16英寸、……20英寸以上等）。

晶圓越大，同一圓片上可生產(chǎn)的IC就越多，可降低成本；但對材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的要求更高。一般認(rèn)為硅晶圓的直徑越大，代表著這座晶圓廠有更好的技術(shù).在生產(chǎn)晶圓的過程當(dāng)中，良品率是很重要的條件。

晶圓是原材料加工上的稱呼，PCB主板上插接件如cpu、二極管等都是由晶圓加工而來的。目前市面上出現(xiàn)的晶圓直徑是分為150mm，300mm以及450mm這三種，晶圓切割成好多小的后，形狀不一的正方形、長方形等都有的。

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