材料电脑和通信
电脑和通讯系统的基本功能是处理和传递信息的形式信号代表数据、语音、声音、文档和视觉图像。这些信号被创建、传输和处理移动电子或光子,所以基本材料被归类为电子和光子相关的组织。在某些情况下,材料被称为光电桥这两个类,结合能力有效地互动与电子和光子。
在各种晶体半导体电子材料;金属化膜导体;介质薄膜;焊料;陶瓷和聚合物形成基质电路组装或打印;和黄金或铜电线和电缆。
包括一系列的光子材料复合半导体设计的光发射或检测;元素掺杂物作为光子性能控制剂;金属或金刚石薄膜热下沉;金属化膜接触,物理上的障碍,和成键;和硅玻璃、陶瓷、稀土光学纤维。
电子材料
在1955年至1990年之间,和改善创新在半导体技术增加的性能和减少电子材料和设备成本的一倍million-an成就史上无与伦比的任何技术。随着这非凡的技术爆炸已经成倍增长所需的资本投资的良性循环制造业操作。为了保持成本效益和灵活性,激进的材料和制造业务的变化将是必要的。
半导体晶体
硅
大部分半导体硅的制造集成电路(有时被称为电子级硅)是有史以来最纯粹物质大量商业。准备这些材料中最重要的因素之一是控制等杂质硼,磷,碳(稍后不要添加了掺杂物混淆在电路生产)。集成电路设计的最终水平,流浪污染物原子必须构成小于0.1万亿分之一部分的材料。
制造成集成电路,大部分必须的形式单晶半导体硅材料具有高结晶完美和理想的电荷载体浓度。硅锭的大小或议会,近年来一直在扩大,为了提供晶圆的直径增加的经济要求的集成电路制造。最常见,60-kilogram(130磅)电荷是成长为一个锭直径200毫米(8英寸),但半导体行业很快就会需要锭多达300毫米。然后转换成锭晶圆的加工和化学过程。
III-V化合物
尽管硅是迄今为止最常用的水晶材料集成电路、半导体器件和电路的大量使用III-V技术,之所以这么叫是因为它是基于晶体化合物由结合从第三列金属元素和非金属元素从列的V化学元素周期表。当元素镓和砷,半导体砷化镓或砷化镓。然而,其他元素等铟、磷、铝化合物实现中经常使用特定的性能特征。
电子应用中,III-V半导体提供较高的电子迁移率的基本优势,转化为更高的运营速度。此外,设备由III-V化合物为特定功能提供低电压操作,辐射硬度对卫星和空间飞行器(尤其重要),和半绝缘性基板(避免寄生电容的存在在开关设备)。
III-V材料比硅更难以处理,III-V晶片或基质通常是不到一半大小的硅晶片。此外,砷化镓晶片进入处理设施可以预期成本的10到20倍硅片,尽管成本差异有所缩小后制造、包装、和测试。然而,有一个专业特征III-V材料硅不能与之竞争:III-V化合物可以根据生成或检测特定波长的光子。例如,一个磷化铟砷化镓(InGaAsP)激光辐射可以产生1.55微米数字编码的信息流。(见下文光子材料)。这意味着III-V组件可以填补两个电子和光子功能相同的集成电路。
光刻胶的电影
模式抛光晶片和一个集成电路需要使用光致抗蚀剂材料,形成薄涂料前在晶片上的每一步光刻法的过程。现代光阻是改性高分子材料暴露在辐射(无论是在可见的形式、紫外或x射线光子或高能电子束的形式)。光致抗蚀剂通常包含一个光敏化合物(PAC)和一个alkaline-soluble树脂。PAC、混合树脂,使不溶性。这混合物涂在半导体晶片上,然后暴露于辐射通过“面具”,携带所需的模式。暴露PAC转换呈现树脂酸溶性,所以抵制可以溶解和下面的暴露衬底化学蚀刻或metallically涂布匹配电路设计。
除了实用的属性,如货架寿命、成本和可用性,光刻胶的关键属性包括纯度、耐腐蚀、分辨率、对比度,和敏感度。作为集成电路的特征尺寸缩小每一代的芯片,光致抗蚀剂材料是挑战来处理更短的波长的光。例如,当前设计的光刻(功能萎缩小于1微米)是基于紫外线辐射在365到436纳米的波长范围,但是,为了准确界定未来微芯片的小特性(小于0.25微米),更短的波长是必要的。这里的问题是电磁辐射在这样的频率区域是较弱的。一个解决方案是使用化学放大光致抗蚀剂,或营地。光致抗蚀剂的敏感性是衡量其量子效率或化学事件的数量发生当一个光子吸收材料。在营地里材料、事件的数量大大增加了随后的化学反应(因此放大),这意味着不需要光来完成这个过程。