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GaAs和InP單晶材料的發(fā)展施工企業(yè)管理論文
GaAs和InP單晶材料
GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優(yōu)勢。
目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過(guò)200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長(cháng)的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來(lái)，為滿(mǎn)足高速移動(dòng)通信的迫切需求，大直徑（4,6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線(xiàn)。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價(jià)格居高不下。
GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢是：
�。�1）增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應用。
�。�2）提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區均勻性。
�。�3）降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。
�。�4）GaAs和InP單晶的VGF生長(cháng)技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。
硅材料
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現大規模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC's）技術(shù)正處在由實(shí)驗室向工業(yè)生產(chǎn)轉變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm,0.13μm工藝生產(chǎn)線(xiàn)也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進(jìn)一步提高硅IC'S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì )成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smart cut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開(kāi)發(fā)中。
理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線(xiàn)寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應對現有器件特性影響所帶來(lái)的物理限制和光刻技術(shù)的限制問(wèn)題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來(lái)替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線(xiàn)以及采用系統集成芯片技術(shù)等來(lái)提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿(mǎn)足人類(lèi)不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線(xiàn)與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發(fā)的重點(diǎn)。
上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類(lèi)進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應用，將使人類(lèi)能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著(zhù)世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。
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