半導體硅晶片

在石英、瑪瑙、燧石和普通的灘石中就可以發現硅元素。硅是建築材料水泥、磚、和玻璃中的主要成分，也是大多數半導體和微電子晶元的主要原料。有意思的是，硅自身的導電性並不是很好。然而，可以通過添加適當的攙雜劑來精確控制它的電阻率。製造半導體前，必須將硅轉換為晶圓片。這要從硅錠的生長開始。單晶硅是原子以三維空間模式周期形成的固體，這種模式貫穿整個材料。多晶硅是很多具有不同晶向的小單晶體單獨形成的，不能用來做半導體電路。多晶硅必須融化成單晶體，才能加工成半導體應用中使用的晶圓片。

加工硅晶片

生成一個硅錠要花一周到一個月的時間，這取決於很多因素，包括大小、質量和終端用戶要求。超過 75%的單晶硅晶圓片都是通過 Czochralski (CZ) 方法生長的。CZ 硅錠生長需要大塊的純凈多晶硅將這些塊狀物連同少量的特殊III、V族元素放置在石英坩堝中，這稱為攙雜。加入的攙雜劑使那些長大的硅錠表現出所需要的電特性。最普通的攙雜劑是硼、磷、砷和銻。因使用的攙雜劑不同，會成為一個P 型或 N型的硅錠（P 型 / 硼， N 型 / 磷、銻、砷）。

然後將這些物質加熱到硅的熔點--1420攝氏度之上。一旦多晶硅和攙雜劑混合物熔解，便將單晶硅種子放在熔解物的上面，只接觸表面。種子與要求的成品硅錠有相同的晶向。為了使攙雜均勻，子晶和用來熔化硅的坩堝要以相反的方向旋轉。一旦達到晶體生長的條件，子晶就從熔化物中慢慢被提起。生長過程開始於快速提拉子晶，以便使生長過程初期中子晶內的晶缺陷降到最少。然後降低拖拉速度，使晶體的直徑增大。當達到所要求的直徑時，生長條件就穩定下來以保持該直徑。因為種子是慢慢浮出熔化物的，種子和熔化物間的表面張力在子晶表面上形成一層薄的硅膜，然後冷卻。冷卻時，已熔化硅中的原子會按照子晶的晶體結構自我定向。

硅錠完全長大時，它的初始直徑要比最終晶圓片要求的直徑大一點。接下來硅錠被刻出一個小豁口或一個小平面，以顯示晶向。一旦通過檢查，就將硅錠切割成晶圓片。由於硅很硬，要用金剛石鋸來準確切割晶圓片，以得到比要求尺寸要厚一些的晶片。金剛石鋸也有助於減少對晶圓片的損傷、厚度不均、彎曲以及翹曲缺陷。

切割晶圓片后，開始進入研磨工藝。研磨晶圓片以減少正面和背面的鋸痕和表面損傷。同時打薄晶圓片並幫助釋放切割過程中積累的應力。研磨后，進入刻蝕和清洗工藝，使用氫氧化鈉、乙酸和硝酸的混合物以減輕磨片過程中產生的損傷和裂紋。關鍵的倒角工藝是要將晶圓片的邊緣磨圓，徹底消除將來電路製作過程中破損的可能性。倒角后，要按照最終用戶的要求，經常需要對邊緣進行拋光，提高整體清潔度以進一步減少破損。

生產過程中最重要的工藝是拋光晶圓片，此工藝在超凈間中進行。超凈間從一到一萬分級，這些級數對應於每立方米空間中的顆粒數。這些顆粒在沒有控制的大氣環境下肉眼是不可見的。例如起居室或辦公室中顆粒的數目大致在每立方米五百萬個。為了保持潔凈水平，生產工人必須穿能蓋住全身且不吸引和攜帶顆粒的潔凈服。在進入超凈間前，工人必須進入吸塵室內以吹走可能積聚的任何顆粒。

大多數生產型晶圓片都要經過兩三次的拋光, 拋光料是細漿或者拋光化合物。多數情況下，晶圓片僅僅是正面拋光，而300毫米的晶圓片需要雙面拋光。除雙面拋光以外，拋光將使晶圓片的一面象鏡面一樣。拋光面用來生產電路，這面必須沒有任何突起、微紋、划痕和殘留損傷。拋光過程分為兩個步驟，切削和最終拋光。這兩步都要用到拋光墊和拋光漿。切削過程是去除硅上薄薄的一層，以生產出表面沒有損傷的晶圓片。最終拋光並不去除任何物質，只是從拋光表面去除切削過程中產生的微坑。

拋光后，晶圓片要通過一系列清洗槽的清洗，這一過程是為去除表面顆粒、金屬划痕和殘留物。之後，要經常進行背面擦洗以去除最小的顆粒。

這些晶圓片經過清洗后，將他們按照最終用戶的要求分類，並在高強度燈光或激光掃描系統下檢查，以便發現不必要的顆粒或其他缺陷。一旦通過一系列的嚴格檢測，最終的晶圓片即被包裝在片盒中並用膠帶密封。然後把它們放在真空封裝的塑料箱子里，外部再用防護緊密的箱子封裝，以確保離開超凈間時沒有任何顆粒和濕氣進入片盒。

其次，半導體硅是這樣定義的：導體硅材料的現狀，在當今全球超過2000億美元的半導體市場中，95%以上的半導體器件和99%以上的集成電路（LSI）都是用高純優質的硅拋光片和外延片製作的。在未來30-50年內，它仍將是LSI工業最基本和最重要的功能材料。半導體硅材料以豐富的資源、優質的特性、日臻完善的工藝以及廣泛的用途等綜合優勢而成為了當代電子工業中應用最多的半導體材料，它還是目前可獲得的純度最高的材料之一，其實驗室純度可達12個“9”的本徵級，工業化大生產也能達到7～11 個“9’的高純度。

所以，這樣你就懂得由這種材料做成的晶元就稱為半導體硅晶片。下面是它的一些應用：產品應用半導體或晶元是由硅生產出來的。晶圓片上刻蝕出數以百萬計的晶體管，這些晶體管比人的頭髮要細小上百倍。半導體通過控制電流來管理數據，形成各種文字、數字、聲音、圖象和色彩。它們被廣泛用於集成電路，並間接被地球上的每個人使用。這些應用有些是日常應用，如計算機、電信和電視，還有的應用於先進的微波傳送、激光轉換系統、醫療診斷和治療設備、防禦系統和NASA太空梭。

用於製造半導體硅晶片的方法，其中根據Czochralski法拉伸硅單晶，並將其加工成半導體晶片，在拉伸單晶期間控制拉伸速率V與生長前沿處的軸向溫度梯度G的比例V/G，從而在該單晶內形成尺寸超過臨界尺寸的聚集的空位缺陷，

在製造該元件過程中，在對電子元件具有重要意義的半導體晶片的區域內，使該聚集的空位缺陷收縮，從而使該區域內的尺寸不再超過所述臨界尺寸。本發明還涉及半導體硅晶片，其在對電子元件具有重要意義的區域內具有聚集的空位缺陷，其中該聚集的空位缺陷具有至少部分不含氧化物層的內表面，而該聚集的空位缺陷的尺寸小於50納米。製成的晶片用在電腦上被稱作晶元。現代的計算機有南北橋晶元之分：北橋晶元（North Bridge）是主板晶元組中起主導作用的最重要的組成部分，也稱為主橋（Host Bridge）。一般來說，晶元組的名稱就是以北橋晶元的名稱來命名的，例如英特爾 845E晶元組的北橋晶元是82845E，875P晶元組的北橋晶元是82875P等等。北橋晶元負責與CPU的聯繫並控制內存、AGP、PCI數據在北橋內部傳輸，提供對CPU的類型和主頻、系統的前端匯流排頻率、內存的類型（SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持，整合型晶元組的北橋晶元還集成了顯示核心。北橋晶元就是主板上離CPU最近的晶元，這主要是考慮到北橋晶元與處理器之間的通信最密切，為了提高通信性能而縮短傳輸距離。因為北橋晶元的數據處理量非常大，發熱量也越來越大，所以現在的北橋晶元都覆蓋著散熱片用來加強北橋晶元的散熱，有些主板的北橋晶元還會配合風扇進行散熱。因為北橋晶元的主要功能是控制內存，而內存標準與處理器一樣變化比較頻繁，所以不同晶元組中北橋晶元是肯定不同的，當然這並不是說所採用的內存技術就完全不一樣，而是不同的晶元組北橋晶元間肯定在一些地方有差別。

由於已經發布的AMD K8核心的CPU將內存控制器集成在了CPU內部，於是支持K8晶元組的北橋晶元變得簡化多了，甚至還能採用單晶元晶元組結構。這也許將是一種大趨勢，北橋晶元的功能會逐漸單一化，為了簡化主板結構、提高主板的集成度，也許以後主流的晶元組很有可能變成南北橋合一的單晶元形式（事實上SIS老早就發布了不少單晶元晶元組）。

由於每一款晶元組產品就對應一款相應的北橋晶元，所以北橋晶元的數量非常多。針對不同的平台，目前主流的北橋晶元有以下產品（不包括較老的產品而且只對用戶最多的英特爾晶元組作較詳細的說明）

南橋晶元（South Bridge）是主板晶元組的重要組成部分，一般位於主板上離CPU插槽較遠的下方，PCI插槽的附近，這種布局是考慮到它所連接的I/O匯流排較多，離處理器遠一點有利於布線。相對於北橋晶元來說，其數據處理量並不算大，所以南橋晶元一般都沒有覆蓋散熱片。南橋晶元不與處理器直接相連，而是通過一定的方式（不同廠商各種晶元組有所不同，例如英特爾的英特爾Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）與北橋晶元相連。

南橋晶元負責I/O匯流排之間的通信，如PCI匯流排、USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、實時時鐘控制器、高級電源管理等，這些技術一般相對來說比較穩定，所以不同晶元組中可能南橋晶元是一樣的，不同的只是北橋晶元。所以現在主板晶元組中北橋晶元的數量要遠遠多於南橋晶元。例如早期英特爾不同架構的晶元組Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南橋晶元都採用82317AB，而近兩年的晶元組845E/845G/845GE/845PE等配置都採用ICH4南橋晶元，但也能搭配ICH2南橋晶元。更有甚者，有些主板廠家生產的少數產品採用的南北橋是不同晶元組公司的產品，例如以前升技的KG7－RAID主板，北橋採用了AMD 760，南橋則是VIA 686B。

南橋晶元的發展方向主要是集成更多的功能，例如網卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI無線網路等等。

天富熱電控股子公司北京天科合達藍光半導體有限公司一直致力於碳化硅晶片的研發工作，經過長期努力，該項目研究取得了較大的突破。

目前，天科合達共安裝碳化硅晶體生長爐33台，晶片加工設備一批，初步具備了批量生產2英寸6H/4H導電型碳化硅晶片的能力，目前正在積極開拓市場，向全球研發機構提供較高性價比的產品，以此打開銷售局面。截止目前，天科合達碳化硅晶片產品還未有大批量的商業訂單銷售。此外，天科合達已開發出非摻雜半絕緣碳化硅晶體生長技術，目前正致力於此類產品生長技術的優化工作。我們給予“繼續持有”評級。

2009-臨003新疆天富熱電股份有限公司碳化硅晶片項目進展公告公司控股子公司北京天科合達藍光半導體有限公司一直致力於碳化硅晶片的研發工作，經過長期努力，該項目研究取得了較大的突破。

目前，天科合達共安裝碳化硅晶體生長爐33台（其中北京研發中心9台，新疆生產基地24台），晶片加工設備一批，初步具備了批量生產2英寸6H/4H導電型碳化硅晶片的能力，目前正在積極開拓市場，向全球研發機構提供較高性價比的產品，以此打開銷售局面。截止目前，天科合達碳化硅晶片產品還未有大批量的商業訂單銷售。此外，天科合達已開發出非摻雜半絕緣碳化硅晶體生長技術，目前正致力於此類產品生長技術的優化工作

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