半导体工艺技术精选(九篇)

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第1篇：半导体工艺技术范文

记者：最近几年半导体市场变化非常快，如何看待这样的经济形势下的半导体产业发展，意法半导体的情况又如何？

Carlo Bozotti：目前整个市场比较困难，在过去的几年当中，半导体行业的周期变化在不断地加速。2011年和2012年中，行业的整体发展格局和态势相差无几。2011年年初我们的表现非常强劲，但是从2011年下半年开始，在预订和订购方面出现了下滑趋势。今年情况也和去年基本相同，上半年订单表现非常强劲，6月份出现放缓的迹象，在欧洲是这样的情况，在整个亚洲地区也如此。即便是在这样一种波动的情形之下，我们仍然作出了第三个季度增长的指引，三季度我们的指引计划是达到环比增长2.5%。

记者：欧洲的产业最近出现了一些问题，意法半导体怎样去应对这样的变化？

Carlo Bozotti：举个直观的例子，像诺基亚这样的昔日大客户，因为它的业务下滑，我们的业务随之减少10亿美元，所以必须努力地来寻找相应的客户来弥补和替代这方面所产生的损失。我们已经做了很多补救的措施，一定要让自己的客户群多元化、均衡地发展，这是非常重要的，才能让我们能够更好的应对风险。我们很有信心在将来意法在营收方面仍然会继续走向成功，不过我们不会更多地去依赖于某一个大的客户来获得营收。在地域方面，我们更注重新兴市场客户的开拓，致力于更多发展亚洲的客户，目前和亚洲的客户之间的销售在不断地提高。目前，意法半导体的客户结构比例大概是欧洲、亚洲和北美客户各占三分之一，

记者：面对市场的挑战，意法半导体如何转变企业战略？

Carlo Bozotti：我们确定了未来发展的三大重点，在本季度和接下来的几个季度，我们会努力把三个重点真正地执行起来。第一个重点是要提高市场份额，我们希望今年下半年的市场份额能够比去年下半年更高。第二大重点是要通过对资本和资产的有效的管理，来实现在困难时期公司财务的稳定。我们公司有两大主要业务阵营，一是传感器、MEMS、模拟及功率一方面的产品，另外是包括STEricsson公司，以及我们数字消费者领域的产品在内的VLSI业务，由于各种不同原因的存在，尤其欧洲一些大的客户的影响，我们的第二大业务阵营目前从财务角度看来好象并不具备可持续性发展能力，所以我们的第三大重点就是要使公司两大业务阵营同时实现实现可持续性的发展。

投入研发强调优势

记者：意法半导体的产品线覆盖很多，作为CEO，如何让意法半导体在每个领域都能取得成功？

Carlo Bozotti：意法半导体有五大产品线，分别是功率管理，还有传感器模拟包括很重要的MEMS这个产品线，第三类是专用的汽车电子产品，第四类是微控制器MCU，第五类是机顶盒。说我们这五大产品是如何来取得成功的，我觉得其实有两方面的原因，一个就是虽然现在面临很多市场困境，但是我们在研发方面做了很多的投入，在研发方面有能力足以支持我们五个产品线能够不断地来取得成功。第二个主要的原因是我们总是不断地来通过创新，来实现我们产品和技术的成功，其实已经在很多情况下，我们都已经充分地展示出，我们有能力来领先于整个市场，来推广我们的产品。

记者：在最近IC Insights的一份报告中显示，意法半导体的研发投入比例在所有半导体巨头里排在第二位，总投入额则是第三，足见其对研发的重视。刚才您也谈到了研发投入在成功中的重要作用，意法作为欧洲唯一的IDM这样的战略考虑是什么？

Carlo Bozotti：无论是在半导体，还是在硅技术方面，过去几年意法半导体都进行了更多的研发投入，虽然过去四年当中市场情况并没有那么好，但是我们仍然在研发方面做了很多的投入，因为我们坚信研发方面花的钱肯定是很值得，而且我们也会看到这个研发方面的投入，给我们带来好的回报。虽然我们逐步更多依靠合作伙伴进行半导体生产，但我们也在与合作伙伴一起开发半导体制造工艺，这方面的投入带来的好处就是我们可以让产品有自己独特的技术优势，这些有差异化的技术，是我们真正能够拥有竞争优势的地方。比如，ST是世界上唯一能够有40纳米嵌入式Flash生产能力的公司，使我们拥有了这方面的竞争优势。而FD-SOI作为一个低功率的应用，在同样的处理能力的条件下，功耗可以减少了30%左右而成本保持不变，这对很多处理应用是个非常好的技术。在MEMS传感器方面，我们有自己的成像技术，也有自己28nm的TSV生产线。最重要的是，所有这些先进技术，不仅可以从合作伙伴获得，意法半导体自己也可以实现。

记者：意法半导体在这些产品应用领域的优势？您怎么定位未来意法半导体的重点？

Carlo Bozotti：在意法半导体广泛产品的组合当中，有两个方面是比较突出的，也是我们具有核心竞争力两方面。一个是传感器和功率方面，比如意法的Motion MEMS排名第一，这现在对我们公司是很大的一块业务，总业务价值已经达到10亿美元。第二块核心竞争力的领域是数字消费、融合以及嵌入式处理。在以上两个方面我们都立志要成为一个全球的领先公司。

记者：哪些应用和技术是您自己比较看好的未来热点？

Carlo Bozotti：三个应用领域在未来会非常普及，而且很多电子和信息技术都将能够广泛地来服务于这些领域。一个是医疗应用，我们的目标就是要充分利用电子信息技术，让医疗服务成本能够越来越低，并让越来越多的人都享用到这样的医疗服务。我们的产品也支持多种类型的医疗应用，比如说我们有心脏监控这方面的医疗应用，还有对针对糖尿病患者相应的医疗应用。第二个应用领域是节能。第三个应用领域是数字信任和数据安全。这些应用领域，对我们来说意味着很多的挑战，但同时又意味着巨大的商机，所以我们希望能够充分地利用我们的电子技术来应对所有的这些商机和挑战。

决胜中国市场

第2篇：半导体工艺技术范文

晶体管工艺技术的又一个里程碑

Intel共同创始人Gordon Moore说，采用“high-k”和金属栅电极材料，标志着从推出多晶硅栅MOS晶体管以来，晶体管技术的一个最大的突破，具有里程碑作用。高k及金属栅结构与传统的晶体管栅结构比较。

在半导体制造工艺中采用二氧化硅作为栅介质材料及多晶硅作为栅电极材料的组合已经成功地运行了30多年，一直使用到90纳米节点还相安无事。之后在65纳米工艺节点时才发现漏电流及功耗急速上升，开始引起业界的警觉。虽然也曾采用如引变硅等技术来继续延伸，但是自进入45纳米节点后，矛盾日趋突出，如果想继续缩小尺寸，就必须采用新的材料。

45纳米是个坎

回顾历程，当2002年工业开始导入0.13微米时，曾遇到阻碍。因为芯片制造厂同时开始引入铜互连及低k介质材料对于这两种全新的工艺技术，工业显得力不从心，后来经过努力才闯过关。

如今，同样在45nm32艺时，也将面临采用193浸液式光刻及超低k介质材料，包括高k介质材料(k值在15至20)及金属栅等新工艺技术。多项新技术及新设备的同时加入，使得工业也面临同样的困境。业界一致认为，45纳米也会是工业的一个坎。反映在如tI、NXP等在内的大公司，因承受不住高昂的研发费用，而退出45纳米以下的发展，转而与台积电合作。

Intel在2006年就披露45纳米工艺的进展情况，并声称是全球第一批采用45纳米工艺，预期到2007年下半年时量产。目前Intel己经有三个芯片厂能进行45纳米器件生产。包括俄勒冈州的DID厂、亚利桑那州的F32和以色列的Fabl8。Intel预计从今年Q2(二季度)起90纳米工艺将逐渐退出，而65纳米将占产能的90％，并计划于2011年推进22纳米。

据Intel报道，改用高k介质材料后，其漏电量降为原来十分之一。另外，由于高k栅极材料与现有的硅栅电极并不相容。因此必需采用新的金属栅电极材料来增加驱动电流。而45纳米工艺可使晶体管的密度提升2倍，运作时的耗电量减30％，而总的工艺成本费用仅上升4％。

台积电最近披露其45纳米工艺，并计划在2007年第三季开始生产。台积电透露其10层金属技术，能使栅极长度减少到26纳米。

日本瑞萨与松下宣布两公司合作开发的45纳米工艺己进人全面整合测试阶段。松下与三菱早在1998年就开始高端工艺的研发，但在三菱和日立半导体合并成立瑞萨之后，瑞萨就取代三菱，并与松下联合研发130纳米，90纳米及65纳米技术。双方在开发45纳米工艺上的合作于2005年10月开始，并定于07年秋季完成，于2008年4月开始45纳米量产。日本东芝、Sony及NEC等也在积极推进45纳米工艺。

在45纳米工芝技术研发中，颇受业界关注的是特许、IBM、英飞凌和三星的联盟。它们将以低功耗工艺技术为基础，联手开发第一款45纳米的下一代通讯系统芯片。这款芯片的分工由IBM位于纽约的EastFishkill300厂生产；其标准库单元模组和I/O单元均由英飞凌提供。由于采用的是平台设计，该45纳米工艺在四家公司都可相容。并预期在07年底，可以在特许、IBM和三星的晶圆厂中同时通过认证。

采用通用平台的晶圆代工模式己经有数年，并得到电子设计自动化，EDA，知识产权tiP与设计服务领域的合作伙伴共同支持。其目的能使客户将其芯片设计外包给不同的12英寸芯片制造厂，以尽可能地降低重复设计工作量。该联盟主席IBM的半导体研发部门副总裁LisaSu指出，45纳米技术的，表明该工艺技术在使用上的弹性化，而应归功于GDSH在多家制造厂所具有的广泛相容性。据初期硬体测试结果显示，采用45纳米节点的器件，从功能上比65纳米节点至少高出30％。

英飞凌计划在2009年初与联盟其它成员同步推出基于该新技术的产品，主要是针对移动通讯应用。iSuppli的LenJenlinek认为，英飞凌的主要芯片生产业务将最可能在特许半导体进行。而IBM和三星将扮演备份产能的角色。这样有助于在高需求时降低风险。可以肯定，新加坡特许因此获益最大。因为目前己有三家大厂可能委托其进行代工生产。EastFishkill联盟使其合作伙伴各自投入的研发费用，比单独开发所需的费用少很多。由于三星的SI厂、特许的Fab7和IBM的Building323厂等多个晶圆厂都使用相同的掩膜，使大家在开发认证和大量制造的成本与产品上市时间均显著地减少。

实际上，在芯片制造业中存有不同的看法。以Intel、IBM、AMD等为代表，主张在45纳米阶段就引入高k及金属栅技术；而大部分芯片制造商，包括一流代工厂，台积电等主张应推迟至32纳米节点。

从半导体工业的前景，高k及金属栅材料可使芯片工艺制造技术开始新的一轮缩小。除Intel之外，台积电、IBM、三星及UMC等都预计在07年底前将突破45纳米工艺。

实际上高k材料面临最大的挑战，在于栅极材料的基本要求，即既能形成P型晶体管，又能形成N型晶体管。工业界早就认为应该加速过渡，但是实际应用中，在高k材料和栅电极之间要集成在一起十分困难。另外，还有边界效应(SideEffect)，即阀值电压的困扰。因为在栅介质与栅电极的界面缺陷会引起相对高的阀值电压，使得驱动电流减少及功能减弱。

由于成本及其它原因，不是所有一流芯片制造商都愿意迅速向高k及金属栅过渡，如台积电在向45纳米推进中，采用三栅二氧化硅方法，并推迟高k介质材料至32纳米。在向45纳米进军中，如果有可能不采用高k及金属栅，而采用SOI，或者引变硅技术等，其效果没有那么明显，同样存有许多集成技术的困难。采用厚的铪基材料作为栅堆的高k介质材料，据Intel说，与二氧化硅相比能减少漏电流至1/10，源漏间漏电流为1/5，总的驱动电流增加20％。

Intel采用原子层淀积ALD工艺来生长高k介质材料。NEC及TI则采用另一种工艺，MOCVD及IBM正在同时评估ALD及MOCVD技术。与通常的CVD工艺相比，ALD工艺可以一次淀积一个原子，所以能控制单层薄膜的厚度及均匀性在100埃(1埃=10-10米)之内。

摩尔定律还能撑多久?

第3篇：半导体工艺技术范文

关键词：稠油开发；工艺技术配套；推广应用

中图分类号：TE3 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）07-0206-02

一、概况

文南油田沙一段大都为稠油层，由于文南油田稠油层与其他油田相比油层埋藏深、开采工艺难度大、高投入、低产出等原因，稠油层基本未进行开发，即使射开油层也往往进行关井处理。调查显示目前文南油田有45口井的稠油层具有开发价值，稠油储量约40万吨。若投入开发20口井，则产能有望达到60t/d，对文南油田的的上产稳产具有重要意义。

二、技术措施

1.化学降粘

主要对50℃时粘度小于500mpa.s、流动温度低于50℃的稠油井，采取加入一种降粘剂的方法降低稠油粘度，使其在常温下只配套合适的抽油泵、采用常规的抽油方法就能正常生产。

2.抽稠泵工艺技术

抽稠泵为液压反馈式抽油泵，它主要由两台不同泵径的泵串联而成，中心管将上下柱塞连为一体，没有固定阀门，下冲程时产生较大的反馈力，大大减少了杆柱下行阻力，改善了抽油杆的受力状况；由于没有固定阀，可不动管柱进行注气热采及正反向洗井、冲砂，作业方便，适用于常规稠油井及注汽热采稠油井生产。但抽稠泵工艺技术只是稠油开采的辅助手段，一般情况下，开采稠油粘度在4000mPa.s以内。如果开采粘度过高，必须采取加热或降粘等其他工艺措施。

3.电加热抽油杆技术

电热抽油杆技术采用35CrMo合金空心杆，规格分为36mm*5.5mm，34mm*5.5mm，34mm*5.0mm，以单根抽油杆形式存在，两头密闭，内部设有PTC半导体加热材料和导电母线，半导体一端与空心杆外壁连通，另一端经保险装置接入导电母线，半导体加热材料并联运行，某一加热单元损坏后，不影响系统的正常工作。

4.双空心杆稠油开采工艺技术

双空心杆及配套装置由双空心杆、燃气加热器、循环泵、储水罐、泄压阀、光杆四通、软管等组成。该装置采用同轴式双空心抽油杆内循环热传导加热方式，有一个内外相互密封的独立通道，利用地面燃气加热器把热载体（水）加热，再经循环泵加压后（2MPa左右），以过缓冲和分离气体后，通过特制四通接头，注入双空心抽油杆的内空心通道，热载体在循环泵的高压驱动下，克服管壁磨擦，高速（约1.5m/s）流至双空心杆的加热尾端，然后通过环空返至地面热交换器内再次加热。

三、现场应用效果

（一）应用电热杆与双空心杆开采稠油效益对比

1.一次性投入

双空心杆：一次性投入38.5万元；电热杆：一次性投入25万元。

对比：一次性投入电热杆比双空心杆少13.5万元。

2.耗能

每方气按1.0元计算。

双空心杆：每小时消耗天然气3.75m3，日耗气费：1.0×3.75×24=90元；地面循环泵额定功率3Kw，日耗电费：3×24×0.672=

48.384元；合计日耗电（气）费：90+48.348=138.384元。

双空心杆年耗电（气）费：138.384×365=5.05万元。

电热杆：以W184-60为例，实测每小时耗电83.5度，日耗电2004度。电热杆日耗电费：0.672×2 004=1 346.88元；电热杆年耗电费：0.134688×365=49.15万元。

对比：电热杆与双空心杆耗能对比：年增加费用49.15-5.05=44.1万元。

3.维护费用

电热杆使用周期为105天左右，而双空心杆井检查周期可达三年以上。所以双空心杆一年至少比电热杆减少作业三次，节约作业劳务费就达20万元以上。

4.结论

双空心杆与电热杆相比每年净节约费用65万元左右，其中电费44.1万元，作业费21万元。

（二）2013年应用情况及效果

截至目前，文南油田应用双空心抽油杆热循环技术开采稠油5口井，工艺有效率100%，累计增油2 287.2t。

1.投入费用：

双空心抽油杆循环加热装置每套38.5万元，5口井合计投入费用192.5万元。

每小时消耗天然气3.75m3，日耗气费：1.0×3.75×24=90元

地面循环泵额定功率3Kw，日耗电费：3×24×0.672=

48.384元

合计日耗电（气）费：90+48.348=138.384元

一套双空心杆年耗电（气）费：138.384×365=5.05万元

5口井合计年耗电（气）费：5.05×5=25.25万元

5口稠油井年合计投入费用：192.5+25.25=217.75万元

2.经济效益

5口井年累计增油2 287.2t，每吨油按5 000元计算，年累计创收：2 287.2×0.5=1 143.6万元。

第4篇：半导体工艺技术范文

从制造谈起

在解析工艺秘密之前，先来简单了解一下芯片产品的制造流程。CPU也好，GPU也罢，还有诸如内存、闪存芯片等等，它们芯片核心部分的主要原料都是硅，制造过程也大体上相似。经过筛选、高温融化提纯后，硅原料变成了高度纯净的单晶硅。然后在高温容器中采用旋转拉伸的方式将原料取出，形成固定表面积的圆柱体硅锭。接着将硅锭切成圆形薄片，新的切片中要掺入一些物质。使之成为真正的半导体材料，而后在上边刻画代表着各种逻辑功能的晶体管电路。再将每一个切片放入高温炉中加热，通过控制加温时间而使得切片表面生成一层二氧化硅膜。随后再通过光刻蚀、掺杂等一系列复杂工艺，一个内部拥有复杂晶体管电路网络、多层结构的晶圆已成形。晶圆将被进一步切割成独立的核心芯片单元并经检测合格，进行封装、插接，进而再检测以决定它们的额定频率，电压等参数，最终的产品即告出炉。

等会儿，这里边好像并没有提到“nm工艺”这个关键词。而它实际上是代表了芯片内部晶体管电路之间的距离。晶体管电路密集程度越高，单位面积内可以容纳的晶体管电路越密集、越复杂，构建同样结构的晶体管电路所需要的空间越小，或者相同大小的空间能够容纳更为复杂，晶体管数量更多的晶体管电路。

讲到这里，我们又要把摩尔定律作为权威理论摆出来了。1965年到1975年，Intel的创始人之一戈登-摩尔先后提出并完善了摩尔定律：芯片中的晶体管和电阻器的数量每24个月会翻番，原因是工程师可以小断缩小品体管的体积。这就意味着，半导体的性能与容量将以指数级增长，并且这种增长趋势将继续延续下去。而摩尔定律中晶体管数量翻倍带来的好处可以总结为：更快，更小，更便宜。而制造工艺的提升则是晶体管数量提升的前提。

提升工艺　降低成本

工艺的提升对于消费者来说最直观的感觉就是产品售价的下降。由于芯片是由最初的硅锭逐步切割为一个个小的方形薄片，那么一旦工艺提升，晶体管电路变得更为密集，单个芯片所需的厚度、表面积也会随之降低，同样多原料就能生产出更多的芯片产品。同时，更先进的工艺也能够进一步保证产品的良品率，大大减少了报废产品的产生。当年NVIDIAGeForce 7600GT/GS最初采用的90nmT艺的G73-N-A2核心，售价直徘徊在千元附近。而在80nm工艺的G73-B1核心被广泛运用后，GeForce 7600GT/GS的售价才出现了大幅下调，599到799元的售价让它们最终成为了红极一时的主流产品。同时，目前NVIDIA G80和G92两款核心显卡产品的巨大的售价差距也让人们看到了65nm工艺的优势。

提升工艺　提升性能

再来看Intel最新的45nm工艺的Penryn核心处理器吧，产品的双核心版本内建4.1亿个晶体管，四核心则有8.2亿个晶体管(65nm Core 2 Duo处理器双核心晶体管数量为291亿)，微架构经强化后，在相同频率下较上代65nm产品拥有更高性能，同时L2Cache容量亦提升50％，明显提高数据读取执行的命中率。47条全新Intel SSE4指令，提高媒体性能和实现高性能运算应用。正是由于晶体管电路更为密集，因而产品可以在更小的空间内融入数量更多、结构更复杂的晶体管电路，相信不久的将来，我们就能享受到如此强大的处理器产品。

提升工艺　提升电气性能

先进的工艺同样也意味着电气性能的提升，即产品的供电环境要求下降，发热量更低，功耗更低，更易于超频。记得Core 2 Duo刚上市时，大家都感觉难以置信，因为默认外频已高达266MHz的处理器产品大部分都可以在额定工作电压仅为1.35V(实际工作电压为1.248V)的情况下超频到400MHz以上。

对于现在热门的Radeon HD3850/3870显卡，恐怕我们很难想象，作为AMD-ATi新一代中高端产品的代表，并且是第一款对DirectX 10.1 API提供支持的RadeonHD3850/3870，它们的供电部分设计居然看上去如此的简单。但要知道，RadeonHD3850/3870采用的可是目前显卡领域最前沿的55nm制造工艺啊!AMD-ATi借着55nm先进工艺，将6.66亿个晶体管融入到了表面积仅为190mm2的显示核心当中，同时将Rv670xT和RV670Pro的TDP功耗控制在132W和104W。因此，两款产品在供电设计方面均不会有过高的要求。还有另外一条令人振奋的消息：采用RV670XT的Radeon HD3870显卡，假如在PCB背面的核心电压控制部分的一个空焊位焊接一个500毫欧的电阻，就能显著提升RV670的工作电压。通过这个改造，Radeon HD3870显卡的核心工作频率可以稳定超频到1GHz左右，性能将在原有基础上大幅提升。

制造工艺与产业关系

看到这么多制造工艺提升带来的优势，恐怕大家会感到奇怪：“不是说最新的工艺生产出来的产品最节省成本、性价比最高么?但为什么最新工艺的新款CPU刚开始发售时售价都那么高呢?”“为什么都到了45nm工艺了，还有些厂商仍然在坚持使用90nm甚至更老旧的和造工艺呢?”这就要涉及到产业关系的内容了。

众所周知，目前工艺上最领先的仍旧是CPU制造，以Intel、AMD为代表的一线领导地位的厂商不断努力开发更新，但技术更新也是需要相当大的成本投入的，即便能够以更低廉的成本生产出产品，它们也不会降低产品的售价。以较高的价格销售全新的产品不仅能够让它们迅速回收工艺更新的成本同时，也赚取工艺更新的利润。

在收回足够多的成本和利润后，更加先进的工艺已经出炉，而后相对老旧的技术被用于生产价格适中的主流产品，这往往就是主流用户们最终能够接受的产品了，不过它们仍然摆脱不了被淘汰的命运。但另一方面，对于处在中下游的厂商来说，一线厂商淘汰下来的技术仍然是非常有利用价值的。于是它们也会以一个相对合理价格收购一线厂商淘汰不用的工艺技术，继续发挥它们的生产价值。例如，我们会看到处理器的生产工艺已经发展到了45nm，实际上主流的处理器产品依旧采用的是65nm工艺，而诸如内存、闪存等半导体产品却仍然在采用90nm甚至更老的工艺。

新的工艺不断被Intel、AMD、台电等一线厂商开发出来，帮助它们赚取产品、技术开发等方面的利润，而一线厂商淘汰下来的技术被二线厂商回收后进一步利用。这就形成了制造工艺的单向循环。所以我们才能够看到半导体产业工艺技术的不断更新。

第5篇：半导体工艺技术范文

关键词:InSb薄膜;真空蒸镀;热处理;灵敏度

中图分类号:TB383.1 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0208-01

一、引言

InSb薄膜的制备及其性质和应用的研究,在近几年引起了人们的广泛注意和兴趣。化合物半导体薄膜在理论上是一个重要研究课题。在我国,台湾国立中山大学、沈阳仪器仪表工艺研究所、天津大学、浙江大学等单位对InSb薄膜的制备技术进行了比较系统和深入的研究,解决了薄膜制造过程中的关键技术,并成功的用该薄膜制造了薄膜型InSb磁阻型元件。

二、InSb薄膜制备工艺

(一)基底和基底绝缘层制备

不管选用磁性基底还是非磁性基底材料,都要经过切、磨、抛使其厚度和表面的平整光亮程度符合工艺要求,因为基底表面的平整光亮程度直接影响InSb薄膜的性能特性,所以对基底的磨抛要求很高,其表面一定要平整光亮如镜。磨抛好的基片表面还需要形成一层高绝缘,高致密的介质薄膜,以防止蒸镀InSb时基底中的元素向InSb中扩散而影响薄膜的性能,另外基底与InSb薄膜之间绝缘与否将直接影响以后制作出的InSb霍尔元件的性能好坏。目前使用最广泛的制备绝缘膜层的方法是采用低压化学气相沉积方法在硅片或铁氧体基片上生长SiO2膜,用此方法制得的介质薄膜即平整有光亮,厚度只需1um就可以满足DC100V时绝缘电阻大于1M欧姆的技术要求。同时该介质膜绝缘性、致密性好,与基片及InSb薄膜的热性能匹配良好。

(二)InSb薄膜层的制备

目前,InSb薄膜的制备方法有真空蒸镀法(包括闪蒸法)、分子束外延法(MBE)、有机金属外延法(MOCVD)、磁控溅射法、电子束蒸镀法、离子束薄膜淀积技术等。

其中真空蒸镀法是国内外运用最广泛也最具代表性的方法。利用真空镀膜技术,可以实现玻璃基片上制得电子迁移率为40000cm2/V.S的InSb薄膜;在氮气、氦气等保护性气氛下,通过对InSb薄膜的两个阶段的热处理过程可以获得电子迁移率为40000cm2/V.S的InSb薄膜,利用真空下氩气保护液相重结晶的方法对InSb薄膜进行热处理,可以使电子迁移率提高到4.47×104cm2/V.s。

目前的InSb薄膜工艺技术研究解决了用In、Sb单质蒸镀工艺,在磁性和非磁性基底上替代InSb单晶蒸镀制作多晶膜的工艺技术,降低了成本,提高了成品率。工艺采用三温区法,控制两个蒸发源和基底的温度,使成膜后Sb的分子浓度较低,即处于富In状态。在热处理过程的后半部分,由于共晶点的退化,会析出In固相,因此得到Insb-In共晶体。工艺还控制结晶条件和过程,使得析出的In成为针状的排列而起到短路电极的作用,提高了灵敏度。同时采用选择性湿法刻蚀工艺,特别是InSb-Au欧姆接触膜层的选择性刻蚀工艺制作电极,工艺成品率达到70%以上。用该InSb薄膜开发的InSb霍尔元件已经大规模进行批量生产。

(三)InSb薄膜的氧化和热处理

用热蒸镀或是溅射法制备的InSb薄膜,还存在大量的In、Sb两项单质,膜的晶粒尺寸很小,且为InSb、In、Sb各相的混合物。为了提高InSb薄膜的电子迁移率,要对所制得的薄膜进行热处理。热处理的温度非常关键,过去对InSb的热处理怕重熔后InSb的再次挥发,一般选择熔点下的某一温度。目前的处理工艺是先将真空中蒸镀好的InSb薄膜表面氧化,使之表面形成一层In2O3钝化膜,用来保护InSb膜在热处理过程中不被氧化,并防止热处理过程中Sb的挥发;然后将氧化过的InSb薄膜置于管式加热炉内,在高于InSb熔点的某一温度范围内,在Ar等惰性气体保护性气氛下或是真空条件下对InSb薄膜进行熔融热处理,以便彻底改变蒸发过程中使InSb薄膜纵向分布不均匀而造成的富Sb、InSb、In多层结构,使之形成理想的InSb化合物多晶薄膜。而且通过恰当的处理时间还可以使InSb的晶粒进一步长大,提高结晶性能,提高InSb薄膜的纯度,减小晶粒效应,从而提高其电子迁移率。

三、InSb薄膜的分析及在磁阻元件中的应用

(一)InSb薄膜的分析

对InSb薄膜的表面形貌分析主要由能将微细物相放大成像的显微镜来完成。目前一些显微镜,如扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)场离子显微镜(FIM)等都已达到原子分辨能力,可直接观察到InSb表面原子的排列。In Sb薄膜成分分析包括测定其元素组成,化学态及元素的分布。主要方法有俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针分析(EMA)、二次离子质谱等。分析insb薄膜的结构大多科研机构主要采用X射线衍射的方法,对薄膜的原子排列、晶胞大小、晶体取向、结晶对称性等进行分析。

(二)InSb薄膜在磁阻元件中的应用前景

InSb薄膜是一种III-VI族化合物半导体薄膜,是目前电子迁移率最高的一种薄膜半导体材料,用该薄膜制做的InSb霍尔元件是磁敏传感元件中灵敏度最高的,也是磁敏传感元件中用量最大的一种。主要用于电脑、录像机、VCD、DVD、汽车、散热风扇等产品中的无刷直流电机上。同时,半导体磁阻型传感器广泛应用于自动控制、测量等领域,如转速传感器,电流传感器,位置传感器和图像识别传感器等,而高灵敏度半导体磁阻元件是这种磁阻传感器的核心部件。因此,具有较高电子迁移率和良好的磁阻特性的InSb薄膜已成为制作半导体磁阻型传感器的关键,具有广阔的市场前景和发展潜力。

参考文献:

[1]王元玮,田跃,汪亮明,和文国. 真空液相重结晶法改善InSb薄膜的组织和性能[J].北京科技大学学报,1997,19(6):585-589

[2]于映,陈抗生. 真空分层蒸镀InSb薄膜的研究[J].真空电子技术,1995,(4)

第6篇：半导体工艺技术范文

早期的led主要用于做指示灯。它的发光强度不高,一般小于1mcd,高的也仅几个mcd;另外,发光效率也不高,一般小于0.21m/w,其功率仅几十mw到上百个mw(属于小功率led)。本文就从发光强度提高说起。

发光强度及发光效率的提高

作为指示灯方面的应用,有几个mcd的发光强度也可以了,但由led组成的数码管或字符管则显得亮度不足,若要用于户外作信号或标志显示,则其亮度太低,不能满足使用的要求。所以led的主要发展方向是提高发光强度(也就是一般所指的提高亮度)。

随着半导体材料及半导体工艺技术、设备的发展,led的亮度不断提高,开发出高亮度及超高亮度led,并且不断创造新记录。

笔者用现有的led资料,以中5标准封装、发红光、视角差不多的led为例,以不同的生产年份的发光强度来说明led发光强度提高的情况,如表1所示。

从表1可以看出,近30年led的发光强度提高了8000倍左右。1969～1987年led的发光强度是很低的,发展很慢,但1994～2005年led的亮度有很大的发展。表1中列出的并非发光强度最高的。例如,在gaas的衬低上采用ailngap工艺技术制成的φ5、红光led,在小视角4°、50ma工作电流时,其典型发光强度为20000mcd。

led另一个重要性能指标是发光效率η,用1m/w来表达。各年份生产的led发光效率如表2所示。

从表2可以看出,这30多年来,led的发光效率提高了250倍以上。1970-1990年led发光效率提高较慢,1990-2005年则提高较快。例如,cree公司生产的lw白光ledxl7090wht,其发光效率可达601m/w。

xl7090wht是超高亮度、小尺寸封装的白光led。xl7090wht的发光强度大,电流350ma时的典型光通量为601m,在瞬态脉冲电流700ma时典型光通量可达981m,而目前一般1w白光led的光通量为30～45lm),xl7090wht的发光效率高达601m/w,视角宽达100°,封装尺寸仅为9mmx7mmx4.3mm,工作温度范围是-20~+80℃。

由于xl7090wht发光强度大、发光效率高,因此它适用于家庭、商业或公共场所明、dvd、笔记本电脑、电视机的彩色显示屏的背光,广告灯、路灯及标志灯,汽车及运输工具的内外照明及数码相机的闪光灯等。

从表1和表2也可以看出,led的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的led主要用gaas、gap(二元素半导体材料)和gaasp(三元素半导体材料),1994年左右采用aiingap(四元素半导体材料)后,其发光强度及发光效率有很大的提高。另外,在工艺技术上采用在gaas衬底上用ailngap材料生产的红光、黄光led及在sic衬底上用ingan材料生产的绿光、蓝光led,在发光强度及发光效率上有较大的改进。

led的功率提高

我们知道led的发光强度与正向电流if,几乎成线性关系,即增加正向电流if可增加发光强度。但led有一个最大功耗pd值的限制,pd=vfxif(vf为正向压降),若过大地增加if而使pd超过最大值时,led会过热而损坏。为了要提高发光强度,开发出中功率led(一般为几百mw),其工作电流也提高到70ma。近年来,为进一步提高发光强度,开发出大功率led,其功率一般为1～10w(有一些还大于10w)。它的工作电流一般为350～700ma,有些可达1a以上。

以americanoptoplusled公司生产的5w的pu-5wxx系列为例,在700ma电流下,其结温了tj为25℃,其典型发光强度如表3所示(大功率led的发光强度用光通量表示)。从表3可以看出,除蓝光led的发光强度及发光效率较低外,其他发光颜色的发光强度及发光效率都相当高。

早期生产的led是小功率的(几十至上百mw),现在已能生产大于10w的大功率led,在功率上增加了100倍以上。

虽然说小功率led与大功率led的发光效率是差不多的,但lumileds公司的研究表明,大功率白光led比φ5白光led的寿命更长。另外,采用很多小功率白光led组成的灯泡可靠性也差一些,灯泡体积也较大。例如,用1w白光led做成灯具,其尺寸为50.8mmx50.8mmx7.1mm,而采用φ5白光led来做,其体积则要大得多。但目前大功率led投产时间不长,价位较高,所以目前大部分led灯泡仍是用小功率led做的。

白光led的诞生是个突破

白光led是led家族中最后一个问世的,它的诞生是led生产中一个重要的突破,它将成为新的照明光源。

白光是复合光,可以用红、绿、蓝(r、g、b)三基色led混合成白光,1995年前后生产的一种集成led白光灯(或称全色led灯)由2个高亮度蓝光led、15个绿光led及5个红光led组成。这种白光led灯尺寸大、白光纯度不高、发光效率也不高。但这种三基色灯用单片机来控制可发出七色光及白光的变色灯,可用于娱乐场所,增加节日气氛。另外,采用rgb三种管芯组成的rgbled常用于手机的变色背光。

采用r、g、b三色led可以组成彩色led显示屏的像素,用它组成彩色led显示屏。

在上世纪末,可能受荧光灯的启发,开发出在高亮度蓝光led管芯上加一层荧光粉,用蓝光激发荧光粉发出白光的白光led。采用不同的荧光粉,可发出冷白光(色温为4500～10000k)及暖白光(色温为2850～3800k)的白光led。目前,白光led的发光效率大都已超过301m/w,某些产品已超过501m/w的水平。它给用于照明的led

灯泡创造良好的条件。

在2005年开发出无荧光粉的、φ5、透明树脂封装的白光led。该白光led采用蓝宝石(al2o3)为衬底,采用ingan工艺技术制成。在if为20ma时,发光强度为700～1200mcd。

白光led照明灯泡

近年来,led的发光强度及发光效率迅速提高、发光颜色齐全、功率增加、成本降低,给开发各种功能的led灯泡及灯具创造了极好的条件,也给二次开发led产品创造良好的机会。例如,现在的城市交通信号灯及标志灯采用led替代了传统的白炽灯,不仅节省大量的电能,而且无须经常更换损坏的白炽灯:五彩缤纷的各种led装饰灯,给城市夜景打扮得五光十色,广场上的超大屏幕的彩色led显示屏让全世界的球迷过足了瘾。

本文将介绍以下几种白光led灯的应用及发展,包括彩色lcd的背光照明灯、闪光灯及家用led照明灯,它们最大的特点是节电和寿命长。

1彩色lcd的背光照明

由于白光led作背光时电路比用ccfl简单且尺寸小,所以在手机、pda等小屏幕彩色lcd中都采用白光led作背光照明。过去认为白光led只适用于小面积的彩色lcd显示屏,但近年来,随着led性能的提高,它不仅用于小尺寸led屏幕,现已用于5英寸、7英寸dvd、gps的显示屏上,并发展到12英寸笔记本电脑及电视机的背光照明。

2闪光灯

数码相机正逐渐替代用胶卷的相机,在数码相机中采用超高亮度的白光led替代了传统的氙灯。采用超高亮度的白光led作闪光灯不仅电路简单、尺寸小、耗电省,而且无须充电时间。例如,前面提到的1w白光ledxl7090wht,它在用作闪光灯时,700ma的脉冲电流时其典型光通量为981m。

3家用led照明灯

目前家用照明灯主要是白炽灯、荧光灯(日光灯)及节能荧光灯。白光led灯泡与荧光灯、节能荧光灯、白炽灯泡在发光效率及平均寿命上的比较如表4所示。

从表4可知,白光led灯泡的发光效率高于白炽灯泡,但低于荧光灯及节能荧光灯。白光led的平均寿命最长的,比节能荧光灯高8倍,比白炽灯高33倍多。

目前国内已能生产1～3w由φ5白光led组成的白光led灯泡(外形与白炽灯泡相同,球形外壳用透明塑料做成,直径约60mm,灯头用e27螺纹灯头),其发光效率η超过351m/w。2～3w的白光led灯泡亮度与25w白炽灯泡差不多。另外,目前也能够生产出12w白光led的日光灯管,其光通量超过5001m,发光效率超过401m/w。这两种白光led做成的灯寿命都超过50000h。这两种灯都是用超高亮度φ5小功率白光led做成,目前售价较高,且尚未上市。

算一笔节电帐及经济帐

白光led做成的照明灯节能、长寿命。笔者将发光亮度相差不多的三种灯在使用中作了节电上及经济上的比较。这三种灯分别是3w的白光led灯泡、5w的节能荧光灯和25w的白炽灯泡。这三种灯都采用220v市电供电。在计算中,3w的白光led灯泡按5w计算(其中有2w是ad/dc及驱动电路的损耗),5w的节能荧光灯按7w计算(2w是自镇流及电路的损耗)。这里要说明的是3w白光led灯泡及5w节能荧光灯的生产工厂并没有给出这种损耗值,2w是笔者估算的。计算的结果如表5所示。

从表5可知,从节电的方面来比较,同样使用了50000h,白炽灯要用1250度电,而3w的白光led灯只要250度电,相差1000度电。如果全国有1亿只3w白光led灯替代了25w白炽灯泡,则在50000h的使用时间中可节省1000亿度电。另外,从经济方面来比较,用1个3w白光led灯点了50000h,总的花费是209元,若用25w白炽灯泡需花费688.4元,相差479.4元。

结束语

第7篇：半导体工艺技术范文

过去几年中全球IC产业一直处于优质发展态势，不仅产业发展稳定，而且增长迅速，随着制造业大规模向中国大陆地区转移，中国也顺利成章地成为IC产业的消费制造集中地。分析机构指出，2010年，整个远东地区（不含日本）IC市场规模将占全球60%，市场规模达到2794亿美元，中国将占其中的50%以上；到2012年，整个远东地区的IC市场规模将达到3342亿美元，占全球市场份额2/3。实际上，2007年中国IC市场发展远远超出预期的650亿美元，据工信部统计，2007年，中国集成电路进口额达到1284亿美元，其中约70%以上用于出口产品加工，已经占据全球市场的34%。而同期石油进口为862亿美元，农产品411亿美元，铁矿砂为308亿美元，集成电路的进口额分别是石油的1.5倍、农产品3.1倍、铁矿砂的4.2倍。我国已经成为全球最大的IC贸易国。使用这些IC制造的各式电子产品2007年实现销售额约8000亿美元，以销售额排名、前4位分别是手机、网络交换设备、平板电视、笔记本电脑。其中3件属于消费电子产品，可见消费电子仍是IC产业的主要推动力。

回顾过去20年半导体IC产业的发展，产业链从最初的垂直整合到现在的水平整合轨迹清晰。一方面，随着竞争的加剧，产品利润下降，IC产业开始大规模重组整合，2006年-2007年，合并、收购、重组的新闻不绝于耳。飞利浦半导体被私募基金105亿美元收购就是很鲜明的例子;另一方面，制造工艺不断演进，从90nm、65nm、45nm到未来的32nm、22nm，使得一些原本拥有雄厚实力的芯片设计公司放弃了IC制造封测的环节，比如TI在前不久就宣布32nm之后将不再涉足IC制造，到了32nm、22nm阶段，垂直整合型的IC制造公司可能只会剩下Intel一家。现在，中国已经成为全球最大的集成电路的市场，份额进一步的扩大，虽然在IC设计领域我国还十分薄弱，但是IC产业无疑是我国对外贸易的支柱产业之一。中国是全球集成电路产业转移的目的地，全球范围来看，芯片制造将向少数大厂集中，Fabless而将成为主要的商业模式。

集成电路技术发展驱动力的变迁

20世纪60年代，戈登・摩尔提出了著名的“摩尔定律”。直到现在，这一定律都在见证半导体产业的飞速发展。由于晶体管特征尺寸的减小，可以带来集成电路密度和性能上的提高，以及分摊在单元功能上成本的下降。因此，自集成电路诞生之日起，半导体产业的竞争就始终聚焦在加工尺寸的微细化上。自从上世纪80年代，CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺成为主流工艺技术之后，CMOS一直捍卫着摩尔定律。然而，芯片的进一步小型化遇到越来越多的技术局限。在传统硅芯片技术上所能取得的进步受到物理法则的限制也越来越严重，随着集成电路的主流加工工艺进入纳米级(

CMOS工艺遵循等比例缩小的原则，其特征尺寸已从20世纪50年代初期的约125μm进化到现在的90nm技术代，在集成电路工业大生产中获得了巨大成功。然而，当器件特征尺寸缩小到65nm技术以后，继续缩小加工尺寸将遇到一系列器件物理的限制和互连问题的严重影响：从器件角度看，纳米尺度CMOS器件中的短沟效应、强场效应、量子效应、寄生参量的影响、工艺参数涨落等问题对器件泄漏电流、亚阈值斜率、开态/关态电流等性能的影响越来越突出，电路速度和功耗的矛盾也将更加严重。随着集成度和工作频率增加，功率密度增大，导致芯片过热，可引起电路失效。另一方面，进入纳米尺度后，互连电阻及互连电容不仅对电路速度的影响更为明显，而且会对信号完整性产生影响，逐渐成为影响电路最终性能的重要因素。

将CMOS技术推到现在的极限上，现在的技术或者工艺和材料都要发生巨大的变化，需要很多的努力，目前科学家们正在努力，前景不可预知。然而，就IC产业来讲，CMOS工艺技术的不断改进接近极限能够继续维持对收益的贡献吗？我们来看表4、5

从晶圆的价格表中，我们可以很清楚地看到，当IC制造工艺从130nm转为90nm的时候，成本成本可以降低33%，到65nm成本可以下降25%，但是再往后，工艺的进步对成本的贡献就大幅下降，到22nm功率时，成本仅仅比32nm下降了3.3%，几乎没什么贡献！此外，从晶体管的密度来看，130nm～22nm，每平方毫米晶体管的平均数量，从94K增加到1566K，这是一个很惊人的密度，但与此同时晶体管的利用率却在下降，从86%下降到了51%。那么问题出来了，CMOS工艺技术进步使成本下降幅度有限，同时晶体管的利用率在下降，那么等比例缩小的经济价值体现在什么地方呢？与此同时，IC设计业者也明显发现，伴随着IC制造工艺的进步，在IC设计制造过程中，制造、封测的成本在缓慢下降，但是研发成本在不断上升，从130nm～22nm，IC设计成翻了一倍。这将使得设计工具和设计人员变得越来越重要，系统设计人员的理念也将因此而发生巨大转变。

由此可见，在未来的十几年中，技术储备将能够保证摩尔定律继续前进，但是工艺进步、功耗的降低对IC产品成本的贡献将变得越来越有限，虽然新工艺、更窄的线宽是惹眼的卖点，但不要对新工艺的附加价值报太大期望。研发成本将占到销售额的30%，这使得创新的架、具有创新精神的IC设计人员与和创新的IC设计工具变得尤为重要。

低功耗设计需要EDA工具的全力配合

1984年出现第一个商用的设计IC的EDA工具

1986年出现第一个真正意义上商用EDA工具供应商Tangent

1988年Cadence公司成立，不久以后收购Tangent

20世纪80年代末期到90年代初，工艺慢慢过度到0.75μm，Cadence开始迅速增长，同时Biopolar工艺开始接近极限，CMOS工艺展露崭露头角，在0.35μm工艺时期，Cadence在EDA设计工具领域占有绝对优势

20世纪90年代中期，随着PC的迅速发展，CMOS工艺开始朝向0.35μm发展

Arcsys（就是后来的Avant）、Synopsys公司相继出现，开始在0.35μm～0.25μm工艺领域发力

Cadence和Avant公司开始了长期的专利诉讼（最终胜诉），但在0.25μm工艺阶段，Cadence市场份额大幅下滑

世纪交替之初，工艺过度到0.18μm，Magma公司出现，很大程度上是因为该公司在Timing-Driven Layout技术方面占据领先。

早期的IC设计EDA工具基本围绕着Palace & Route发展，随着工艺的进步，Timing & Verification、RET/DFM都在影响着今天的IC设计。消费电子产品成为IC设计的新驱动力已经获得广泛共识，这使得功耗问题和产品上市时间成为困扰设计人员的最主要问题，实际上，今天面临的问题与上世纪80、90年代交替时遇到的问题相似，功率密度不能有效控制导致工艺停滞不前，迫使业界从Biopolar技术向CMOS工艺转移。而今天面对同样的工艺问题，在目前还没有一个可替代的技术的情况下，EDA设计工具将扮演非常重要的角色，现在的EDA工具很大程度上仍然围绕在Palace & Route这一问题附近，如果要进一步降低IC的功耗，就需要在更高的设计链层面进行综合考虑，从这点上说EDA工具需要有长足的进步。尽管针对低功耗和快速上世需求的EDA工具、解决方案不断推出，但是核心问题――低功耗设计在EDA层面仍然有许多工作要做。

尽管从全球范围来看半导体工艺和技术的演进脚步有暂时放缓的迹象、次贷危机延长了产业调整的周期，但是换一个角度来考虑，这不正是我国IC设计业者的一次机会吗？一方面巨大的需求和产业的转移使得本土IC设计业者能够更加贴近客户，另一方面，EDA设计工具的缓慢发展和芯片设计成本的上升，给了设计人员展示自己的更大舞台。本土设计人员可以藉此机会消化、吸收先进的设计思想，掌握先进的设计工具，拉近与其他竞争对手的差距，提高我国的IC设计水平。早日把我国从IC消费大国变成IC设计、消费大国。

新闻

捷码科技推出自动平面布局综合产品Hydra

第8篇：半导体工艺技术范文

关键词碳化硅；半导体；材料；技术；工艺；发展；

中图分类号：TQ163+.4 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着科学技术的发展，宇脱国防,是有勘探等领域对半导体电子器件提出了极为严格的要求，开发研制高温、高频、高功率、高耐压及抗辐射等新型半导体器件成为日益紧迫的问题.目前，半导体行业中常用的Si材料由于本身条件的限制，对上述要求难以胜任;而作为N-N族二元半导体材料的SiC具有较大的热导率、高临界击穿电场、宽禁带、高载流子迁移率等特点，越来越引起人们的重视.国外现已研制出多种SiC器件.特别是在高沮功率器件方面，所制备的SiC MC3SFET等器件的性能远远超出同类Si器件.目前已有SiC蓝色发光器件作为商品出售.随着SiC单晶生长技术和薄膜生长技术的突破，SiC材料在研制高温、高频、大功率、抗辐射半导体器件方面受到极大关注，并加速了该领域的发展步伐.近两年来，国际上已掀起了对SiC材料及器件研究的热潮。

一、半导体材料的特征

半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。顾名思义，半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。它具有如下的主要特征。（1）在室温下，它的电导率在103—10-9S/cm之间,S为西门子，电导单位，S=1/r(W. cm) ；一般金属为107—104S/cm,而绝缘体则

二、晶体生长

SiC具有同质异型体的特点，其每一种晶体结构都有着自己独特的电学及光学性质.表1给出了常见的几种具有不同晶体结构的SiC的电学特性与硅及砷化稼的比较.在许多器件应用中，SiC的高击穿电场(比硅的5倍还大、宽的禁带宽度吸大于硅的2倍、高载流子饱和漂移速度(是硅的2倍)以及大热导率(大于硅的3倍)将充分发挥器件的应用潜力。

尽管许多年以前人们就已经知道了SiC的一些潜在的优良电学特性，但由于材料生长的原因，直到现在还不能将这些特性充分应用到器件或集成电路中去.目前通过改进型Lely升华的方法得到了大面积重复性好的&H-SiC单晶,1989年2. 54 cm的6H-SiC单晶片首先商业化，此后SiC半导体器件技术得到迅猛发展。

在众多的SiC晶休结构中，4H-sic和6H-S〔由于其单晶生长工艺的成熟性以及较好的重复性，使它们在电子器件中应用比较广泛.市场上可得到的4H或8H SiC晶片的直径已经达到4.445 cm，具体价格根据其规格的不同从800 -2 000美元/片不等，这些产品主要来自于美国的Cree公司.如果晶片的价格有所下降，将会更加促进SiC技术的发展.另外，Westinghouse公司在SiG材料方面也取得了一些可喜的成果:他们成功地制备了半绝缘SiC晶片，其室温下的电阻率大于10Ωcm，并首次得到7. 82 cm的SFC晶片。

4H-S iC的载流子迁移率较8H-SiC.的要高，这使其成为大多数SiC器件的首选材料. 8H-SiG本身固有的迁移率各向异性使之在平行于G轴方向导通率有所下降，导致纵向MOSFET功率器件多选用4H-SiC.为减小纵向MOSFET功率器件中衬底寄生电阻，目前4H-SiC电阻率可达到0.0028dΩcm.4H-SIG的高迁移率掩盖了利用8H-SiG为衬底进行同质外延而生成3G-SiG薄膜所带来的优点。

目前影响SiG电子器件实现的首要因素之一就是控制生长高质量的SiC外延薄膜.在SiC电子器件的实现过程中，控制生长高质量的外延层是关键的一步、目前，化学气相淀积技术可满足制备重复性好的外延层及批t生产这两方面的需求.为了减少由于晶格失配、热膨胀系数不同所带来的缺陷等间题，生长时选用SiC基片.首先要抛光SiC基片使其表面偏离(0001)基面3 ^4度，这将使外延层中原子堆垛顺序与SiC衬底内的原子堆垛顺序相同.同时，为得到N 型外延层，可在反应气体中加人氮气(N2);而P型则加入三甲基铝或三乙基铝.如果在今后的工作中能够很好地解决在大面权Si上异质外延生长低块陷的3GSiC薄膜的问题。那么3C-SiC必将在以后的SiG器件和集成电路中发挥越来越重要的作用。

随着从SiC器件向着SiC集成电路的发展，SiC外延层的均匀性和外延层表面形态的好坏也越来越重要.目前，商业上SiC外延层厚度的容差为士25%，而研究人员报道了修杂均匀性为士20%厚度均匀性容差为士7%的大于5. 08 cm的SiC基片.对于所有的SiC同质外延层，目前均为观察到具有十分理想的表面形貌、据预侧，借助于精密的CVD反应装置、日益成熟的反应条件，在不远的将来这些问题都会迎刃而解、

三、分立器件

近几年来，在一些文献中相继报道了许多SiC器件模型，其中的一些已经进人商品市场.蓝色发光二极管是首次进人商业领域的SiC器件，而小信号二极管、结型场效应晶体管(工作温度大于350℃)以及紫外光敏管也正逐步商品化。到目前为止，对于像金属化、离子注人、表面钝化、氧化及刻蚀等这些基本的器件工艺技术只进行了有限的研究工作(因此SiC器件均未采用优化的器件设计和工艺流程).

第9篇：半导体工艺技术范文

关键词：太阳能；PV；多晶硅；太阳能电池

随着关键技术的不断突破，光电将成为一种可行的能源，同时在价格上相比传统能源也极具竞争力。可再生能源的重要性日益凸显，这源于人们希望减少二氧化碳排放以及对化石类能源强烈的依赖性的迫切需求。光电技术蕴含着巨大的环境效益和政治利益。光电是唯一一种能够满足全球长期能源需求又不会排放温室效应气体的能源技术。到达地球表面的这一部分太阳光提供的能量相当于目前全球能源需求的1万倍。而且，我们几乎随处都可以使用太阳能。平均而言，地球上暴露在太阳光下的每一平方米面积每年都能够接收到1700kWh的能量。据欧洲能源研究中心预测，到2050年，太阳能电池将为人类提供总电能需求的20％～30％。

但是，PV(Photovdtaics，光伏)技术的-成本仍然高于传统电网能源的成本，而且需要占用很大的空间来发电。虽然来自于太阳的能量非常丰富，但是却非常分散，利用太阳能发电需要很大面积的硅光板。太阳的能量是免费的，但是将其能量转换成电能却不是免费的。高成本依然是太阳能开发利用的最大问题。相比住宅用电的价格，太阳能电力的费用平均要高2～5倍。但是，随着关键技术不断突破，太阳能发电的成本也不断降低。太阳能电池模块的价格已经从1982年的峰值功率每瓦27美元降低到今天的每瓦4美元。此外，由于很多国家推出了强制上网电价(一种政府承诺以预定价格购买PV电能的补贴)，全球太阳能发电量在过去5年内以每年50％以上的速度快速增长，并有望继续高速增长。

根据地球政策研究会(Earth：PolicyInstitute)―一个旨在推动可持续发展技术的国际化组织的研究结果，在过去15年内，光电模块的价格降低了一半：从1990年的每瓦7.47美元，降低到2006年的每瓦3.84美元。根据这一趋势，太阳能发电的成本应该在2012年达到与传统发电成本相同的水平，这要归功于多种因素的综合作用，包括硅光板成本的降低、太阳能电池模块转换效率的提高、大规模节能措施的推广以及化石类燃料(如天然气和汽油)成本的增加。由于需求量的增加，太阳能发电的成本将在2010年降低到每瓦2美元。

在高经济回报的吸引之下，越来越多的公司正在涉足光伏(PV)市场。全球的光电行业在新的发电设备与技术改造方面正加大投资。光电领域飞速发展的一个明显迹象出现在2006年，这一年，全球生产的多晶硅第一次有一半以上被应用于光电领域而不是半导体IC生产。其中还包括众多半导体厂商。例如，半导体设备供应商应用材料组建了一个新的太阳能集团SunFab，专门开发生产太阳能电池和薄膜光电模块所需的制造工具。此外，赛普拉斯半导体创办了一个从事太阳能开发的子公司SunPower；美国国家半导体也开始涉足太阳能市场，最近了几款能够增强太阳能电池板效率的芯片。

遍及全球的太阳能市场

太阳能电力市场正逐步走向繁荣。到2006年底，全球太阳能光电(PV)系统累计装机容量已经达到了6500MW以上，2000年底这一数字仅为1200MW。根据美国分析家Solarbuzz观点，尽管面临着多晶硅短缺的问题，但是仅在2007年，全球太阳能光电市场的装机容量就达到了2826MW，比2006年增长了62％。这一数字在2050年将可能增长到6～8GW。在经营收入方面，2007年全球PV行业产值为172亿美元，德国咨询公司Photon Consulting预测，到2011年这个数字将超过310亿美元。到2030年，每年太阳能电力系统装机容量将达到179GW，电池和模块的生产实现每年翻一番的发展速度。

欧洲，尤其是德国在太阳能市场中具有较强的实力，这得益于以强制入网电价为基础的良好政策，这一政策已经成为全球效仿的范例。德国已经达到了1328MW的光电装机总量，占全世界装机总量的47％。德国国内生产的太阳能电池只能满足50％的国内需求，因此德国不得不大量进口太阳能电池，主要进口来源是亚洲尤其是中国。西班牙是2007年最具活力的太阳能市场，其装机容量增长了480％，达到了640MW。意大利也是一个极具吸引力的市场，当地政府效仿德国的模式，为太阳能的应用提供了补贴。由于意大利的光照水平比德国高1.5倍，而且传统发电的成本更高，因此即使没有政府补贴，太阳能在意大利相比在其他国家有可能更快地凸显出竞争力。美国市场实现了57％的增长率，达到了220MW的装机容量。这些系统中有大约75％安装在加州。曾经处于世界领先地位的日本厂商发展缓慢，总共只有26％的市场份额。相反，2007年中国厂商的市场份额却从20％增长到35％，今年的太阳能发电量将超过欧洲和日本。中国市场的增长速度是非常惊人的：2003年，中国的太阳能发电量只占全球的1％。

太阳能的商业化应用是否取得成功取决于三个判断标准：效率、使用寿命和成本。与半导体和显示器行业一样，光电电池的制造与它们有很多共同之处，工艺技术是提高太阳能电池效率确保长期稳定的关键。当前的光电市场主要由价格昂贵的晶体硅占主导地位，这一局面很快将被成本更低的新工艺技术所打破。

中国的巨大机遇

2006年和2007年，欧洲是全球最大的区域性太阳能光电市场，中国同样面临着巨大的机遇，因为中国存在着庞大的半导体基础架构。今年，中国光电电池的生产规模超过了德国，在产量方面处于世界领先地位，德国的Q-Ceils和中国无锡尚德分别是处于第二位和第四位的电池生产厂商。江西赛维(LDK)与德国奇梦达公司签订了一份为期5年的合同，将从2009年到2013年向其供应装机容量约540MW的多晶太阳能晶圆。德国公司Aleo太阳能与孚日集团签订了合作协议，打算在中国山东新建一个太阳能模块生产工厂，以满足亚洲市场对太阳能模块不断增长的应用需求。该公司估计，到2012年韩国、日本和中国的市场产值至少将达到120亿美元。意大利PV电池与模块制造商Silfab公司将向常州的天合光能提供足以在6年内生产约225MW太阳能模块的纯多晶硅。

太阳能市场对于中国而言也十分具有战略意义，到2015年中国将超过美国成为全球主要的CO2排放国。这是中国经济年均两位数惊人增长率的必然结果。此外，将在2008年8月举办的北京奥运会和之后的残奥会也是推动光电技术发展的一次难得机遇，包括在体育场馆和奥运村内安装光电模块在内，中国政府在环保措施上的投入已经超过了

120亿美元。例如，丰台棒球馆拥有装机容量为27kW的光电系统。即将举办田径项目和足球赛的国家体育场也采用了130kW的光电系统。此外，为奥运村中的路灯供电的电力也来自于太阳能。2008年欧洲足球锦标赛也采取了类似的太阳能应用措施。安装在瑞士伯尔尼范可多夫体育场内的1.35兆瓦光电系统是迄今为止安装在大型体育场内最强大的光电系统。

现有的与新兴的光电技术

一直以来，晶体硅(c-Si)都被用作太阳能电池中吸收光的半导体材料，但是这种材料吸收光的能力相对较弱，是一种间接禁带半导体材料。用晶体硅制作太阳能电池板需要相当厚的材料：太阳能级晶圆的直径高达150mm，厚度需要350微米。但实际情况表明，晶体硅是最便捷的PV技术，因为借鉴微电子领域的工艺技术，能够利用晶体硅制造出稳定而高效的太阳能电池。该技术拥有约90％的市场份额；光电转换效率可达22％以上。多晶硅(简称mcSi或多晶硅)PV单元的转换效率通常更低，这是由于大块材料中存在的晶界增加了电子一空穴对的复合，降低了电荷移动性和能量转换效率。

但是，硅电池制造的主流趋势仍然是采用多晶技术，因为结晶硅晶圆的成本非常高，占成品模块成本的40％～50％。去年，多晶硅的总产量增加了30％，但是它毕竟是一种产量有限的技术。2007年，有20多家新公司开始生产多晶硅。在中国，多晶硅工厂像雨后春笋一样涌现，成为一个新的经济热点。有20多家公司开始建立多晶硅制造厂。他们生产的多晶硅总产量将达到商之一英利太阳能公司正力争在中国保定实现每年3000吨的多晶硅产量。

由Ⅲ-V族元素构成的半导体材料是直接禁带化合物，因此具有最高的转换效率。但是，它们的价格非常昂贵，主要用于卫星和军事应用，通常采用光学聚光和复杂的跟踪系统，能够实现40％的转换效率。长期来看，薄膜技术对于降低太阳能光电系统的成本具有最大的潜力。薄膜太阳能电池中使用的材料，例如碲化镉(CdTe)和铟化铜(镓)的二硒化物(CIs或CIGS)都是较强的吸光材料，只需要1μm的厚度。这样一来，材料成本就可以大大降低了。薄膜太阳能电池也能够采用非晶硅(a―Si)来制造，非晶硅是第一种实现商用太阳能产品的薄膜材料。这种太阳能电池如果采用非晶体硅基材料或者CdTe和CIGS时，能量转换效率在10％到18％之间。薄膜太阳能电池的产量从2006年的181MW增长到2007年的400MW，增长了一倍多，占据了约10％的市场份额。这些产品在低功耗(低于50W)和消费电子产品领域具有很好的应用前景。