文档介绍：半导体材料的发展现状及趋势
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半导体材料是指电阻率在10-3~108Ωcm，介于金属和绝缘体之间的材料。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，支撑着通信、计算机、信息家。可以预见：以硅材料为主体、GaAs半导体材料及新一代宽禁带半导体材料共同发展将成为集成电路及半导体器件产业发展的主流。
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表2  半导体材料的主要用途
材料名称
制作器件
主要用途
硅
二极管、晶体管
通讯、雷达、广播、电视、自动控制
集成电路
各种计算机、通讯、广播、自动控制、电子钟表、仪表
整流器
整流
晶闸管
整流、直流输配电、电气机车、设备自控、高频振荡器
射线探测器
原子能分析、光量子检测
太阳能电池
太阳能发电
砷化镓
各种微波管
雷达、微波通讯、电视、移动通讯
激光管
光纤通讯
红外发光管
小功率红外光源
霍尔元件
磁场控制
激光调制器
激光通讯
高速集成电路
高速计算机、移动通讯
太阳能电池
太阳能发电
氮化镓
激光器件
光学存储、激光打印机、医疗、军事应用
发光二极管
信号灯、视频显示、微型灯泡、移动电话
紫外探测器
分析仪器、火焰检测、臭氧监测
集成电路
通讯基站（功放器件）、永远性内存、电子开关、导弹
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二、半导体材料发展现状
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1、半导体硅材料
从目前电子工业的发展来看，尽管有各种新型的半导体材料不断出现，半导体硅材料以丰富的资源、优质的特性、日臻完善的工艺以及广泛的用途等综合优势而成为了当代电子工业中应用最多的半导体材料。
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硅
硅是集成电路产业的基础，半导体材料中98％是硅。半导体器件的95%以上是用硅材料制作的，90%以上的大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)、甚大规模集成电路(ULSI)都是制作在高纯优质的硅抛光片和外延片上的。硅片被称作集成电路的核心材料，硅材料产业的发展和集成电路的发展紧密相关。
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硅
半导体硅材料自从60年代被广泛应用于各类电子元器件以来，其用量平均大约以每年12～16%的速度增长。目前全世界每年消耗约18000～25000吨半导体级多晶硅，消耗6000～7000吨单晶硅，硅片销售金额约60～80亿美元。可以说在未来30～50年内，硅材料仍将是LSI工业最基础和最重要的功能材料。电子工业的发展历史表明，没有半导体硅材料的发展，就不可能有集成电路、电子工业和信息技术的发展。
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硅
半导体硅材料分为多晶硅、单晶硅、硅外延片以及非晶硅、浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅等。现行多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷热分解法。主要产品有棒状和粒状两种，主要是用作制备单晶硅以及太阳能电池等。生长单晶硅的工艺可分为区熔(FZ)和直拉(CZ)两种。其中，直拉硅单晶(CZ-Si)广泛应用于集成电路和中小功率器件。区域熔单晶(FZ-Si)目前主要用于大功率半导体器件，比如整流二极管，硅可控整流器，大功率晶体管等。单晶硅和多晶硅应用最广。
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硅
经过多年的发展和竞争，国际硅材料行业出现了垄断性企业，日本、德国和美国的六大硅片公司的销量占硅片总销量的90%以上，其中信越、瓦克、SUMCO和MEMC四家的销售额占世界硅片销售额的70%以上，决定着国际硅材料的价格和高端技术产品市场，其中以日本的硅材料产业最大，占据了国际硅材料行业的半壁江山。
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硅
在集成电路用硅片中，8英寸的硅片占主流，约40～50％，6英寸的硅片占30％。当硅片的直径从8英寸到12英寸时，，成本约降低30％，因此，国际大公司都在发展12英寸硅片，，将占总产量的20%左右。现代微电子工业对硅片关键参数的要求如表3所示。
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表3   现代微电子工业对硅片关键参数的要求
首批产品预计生产年份
2005
2008
2011
2014
工艺代（特征尺寸/nm）
100
70
50
30
晶片尺寸/mm
300
300
300
450
去边/mm
1
1
1
1
正表面颗粒和COP尺寸/mm
50
35
25
25
颗粒和COP密度/mm-2
表面临界金属元素密度/-2
≤
≤