單晶硅片大直徑化趨勢明顯
2022-06-10 10:52 來源:
  隨著半導體材料技術的發展,對硅片的規格和質量也提出更高的要求,適合微細加工的大直徑硅片在市場的需求比例將日益加大。目前,硅片主流產品是200mm,逐漸向300mm過渡,研制水平達到400mm~450mm。據統計,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner發布的對硅片需求的5年預測表明,全球300mm硅片將從2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韓等國家都已經在1999年開始逐步擴大300mm硅片產量。據不完全統計,全球目前已建、在建和計劃建的300mm硅器件生產線約有40余條,主要分布在美國和我國臺灣等,僅我國臺灣就有20多條生產線,其次是日、韓、新及歐洲。
  世界半導體設備及材料協會(SEMI)的調查顯示,2004年和2005年,在所有的硅片生產設備,投資在300mm生產線上的比例將分別為55%和62%,投資額也分別達到130.3億美元和184.1億美元,發展十分迅猛。而在1996年時,這一比重還僅僅是零。
  國際化,集團化,生產高度集中
  研發及建廠成本的日漸增高,加上現有行銷與品牌的優勢,使得硅材料產業形成“大者恒大”的局面,少數集約化的大型集團公司壟斷材料市場。上世紀90年代末,日本、德國和韓國(主要是日、德兩國)資本控制的8大硅片公司的銷量占世界硅片銷量的90%以上。根據SEMI提供的2002年世界硅材料生產商的市場份額顯示,Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市場總額的比重達到89%,壟斷地位已經形成。
  硅基材料成為硅材料工業發展的重要方向
  隨著光電子和通信產業的發展,硅基材料成為硅材料工業發展的重要方向。硅基材料是在常規硅材料上制作的,是常規硅材料的發展和延續,其器件工藝與硅工藝相容。主要的硅基材料包括SOI(絕緣體上硅)、GeSi和應力硅。目前SOI技術已開始在世界上被廣泛使用,SOI材料約占整個半導體材料市場的30%左右,預計到2010年將占到50%左右的市場。Soitec公司的2000年~2010年SOI市場預測以及2005年各尺寸SOI硅片比重預測了產業的發展前景。
  硅片制造技術進一步升級
  半導體,芯片,集成電路,設計,版圖,芯片,制造,工藝目前世界普遍采用先進的切、磨、拋和潔凈封裝工藝,使制片技術取得明顯進展。在日本,Φ200mm硅片已有50%采用線切割機進行切片,不但能提高硅片質量,而且可使切割損失減少10%。日本大型半導體廠家已經向300mm硅片轉型,并向0.13μm以下的微細化發展。對此,硅片生產廠家也增加了對300mm硅片的設備投資,針對設計規則的進一步微細化,還開發了高平坦度硅片和無缺陷硅片等,并對設備進行了改進。
  硅是地殼賦存高的固態元素,其含量為地殼的四分之一,但在自然界不存在單體硅,多呈氧化物或硅酸鹽狀態。硅的原子價主要為4價,其次為2價;在常溫下它的化學性質穩定,不溶于單一的強酸,易溶于堿;在高溫下化學性質活潑,能與許多元素化合。
  硅材料資源豐富,又是無毒的單質半導體材料,較易制作大直徑無位錯低微缺陷單晶。晶體力學性能優越,易于實現產業化,仍將成為半導體的主體材料。
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