半导体的技术范文

半导体的技术篇1

关键词：光刻技术；图像处理；自动调焦

中图分类号：TP317.4文献标识码：B

Auto-focus Base on Semiconductor Photo Lithography

WANG Peng，YANG Yong-yue，LI Qi-de

（School of Instrument Science and Opto-electronic Engineering,Hefei

University of Technology,Hefei230009，China）

Abstract:This paper has provided auto-focus method of semiconduct photo lithography on Digital Image Processing ,using arithmetic of digital image processing realize auto-focus .The result of experiment indicate that this method can achieve.

Keywords:lithography；image processing；auto focus

引言

光刻技术是半导体工业的核心、半导体行业前进的原动力，光刻技术每前进一步都会大大促进半导体技术的提升，半导体技术的每一次革命都是由新一代光刻机的问世引起的。从经济、国家安全角度来说，半导体技术对我们国家尤为重要：有了自己的芯片加工技术可以省去很多外购芯片和其他一些配件的资金；同时自身通讯的安全性也大为提高。自动调焦是半导体光刻技术中必要的一部分，在晶圆（wafer）对准过程中和后续曝光（explore）中都发挥着巨大作用。图1是曝光过程中离焦位置和不同曝光量对光刻效果的影响图，同时也是机器视觉、数字图像处理的重要一环。

1工作原理

光学光刻分辨率的提高带来焦深的急剧减少，从而要求严格控制曝光图形的表面与光刻物镜的高度，减少调焦误差，适应十分有限的焦深。国外的光刻机采用的调焦技术有自动调焦传感器、激光干涉仪等。本实验采用工业CCD和非感光波段的照明光源对曝光表面采集图像（如图2），硅片（wafer）被吸盘（chuck）吸附与平台（satge）固定在一起。移动垂直方向的平台，通过CCD采集图像，然后采用自动对焦算法计算非感光波段的焦点，最后给出感光波段与非感光波段的对焦偏移量，达到感光波段的焦点实现准确曝光。

对焦精度和重复性的要求：实验中选用工业CCD，选用尼康放大倍数为20X、焦深1.8mil的物镜。为了取得最好的曝光效果，必须使曝光位置处于焦深以内(图1中的Best Focus)，即调焦后的位置在焦点±0.9mil范围内。

1.1自动调焦算法分析

通常使用的自动调焦算法有灰度梯度函数、频域函数（基于傅立叶变换）、信息学函数和统计学函数。频域要做复杂的数学变换，耗时较长；信息学和统计学函数做出的判断不稳定，经常把非焦点判断为焦点，而将焦点判断为非焦点；灰度梯度函数具有稳定、单峰、速度快的优点。所以这里采用灰度梯度函数作为自动调焦的评价函数。所谓灰度梯度函数就是利用一幅图像自身的对比度（图形的边缘的尖锐程度）来判断图像的清晰程度。

1.2图像清晰度与边缘特征的关系

边缘是图像最基本的特征之一。所谓边缘是指其周围像素灰度有阶跃性变化或屋顶变化的像素的集合。它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域之间。当系统成像清晰时，边缘点处的灰度阶跃性变化就大，不同灰度区域间的界线就清楚。当成像不清晰时，边缘点处灰度阶跃性变化小，不同灰度区域连成了一片，造成图像模糊。利用边缘点处灰度阶跃变化的程度来评价图像的清晰度具有直观性，不用再去考虑成像系统的特性。

1.3灰度梯度函数

这类函数主要利用对图像灰度的各种处理方法来表征图像清晰度. 假设图像某点(x, y) 处的灰度梯度值为g(x, y) , 每种算法所对应的g(x,y)不同，本实验采用SOBEL算法和KRISCH算法。

1.3.1Sobel算法

两个卷积形成sobel边缘检测算子（图3），图像中每个像素都用这两个核作卷积，一个核对垂直边缘影响最大，另一个对水平边缘影响最大。两个卷积的最大值作为该点的输出值g(x,y).数学表达如下：

Gx=C(x-1,y+1)+2*C(x-1,y)+C(x-1,y-1)-

C(x+1,y+1)+2*C(x+1,y)+C(x+1,y-1)

Gy=C(x-1,y-1)+2*C(x1,y-1)+C(x+1,y-1)-

C(x-1,y+1)+2*C(x1,y+1)+C(x+1,y+1)

g(x,y)=max(Gx,Gy)，其中Gx为水平边缘影响，Gy为垂直边缘影响，C(x,y)为点(x,y)处的灰度值。

1.3.2Krisch算法

8个卷积核形成了Krisch边缘检测算子（图4)，图像中的每个像素都用这8 个掩模进行卷积，每个掩模都对某个特定边缘方向作出最大响应，所有8个方向的最大值作为该点的输出值g(x,y)。清晰度的评价函数选择灰度梯度平方和■■x■y（g(x,y)）■。

2实验数据

实验中的对焦图形选择垂直线条，用CCD采集wafer上的线条成像，其图形如图5 所示。

分别选取Sobel算子和Krisch算子作为评价函数的核，采用灰度平方和■■x■y（g(x,y)）■评价函数。在不同离焦位置上的像，每隔100nm 采集一幅图像，在离焦位置前后共采集600幅图像，最后再用评价函数进行评价，得到Sobel评价函数的曲线(如图6所示)和Krisch评价函数的曲线(如图7所示)。

由曲线可以看到，Sobel和Krisch的清晰度评价函数曲线几乎没有噪声的影响；满足了对焦稳定性、单峰性的需求，且在正焦位置呈现最大值。

半导体光刻中对对焦重复性的要求很高，为此做了重复性实验。在焦点附近处（±10mil）反复对焦实验，重复性曲线如图8所示。计算标准差为111nm，3 sigma小于400nm；满足对焦后的点在焦深1.8mil以内的要求。

3结论

本文根据数字图像处理的方法，设计了基于半导体光刻技术的自动对焦实验。实验结果表明，采用图像处理方法可以实现快速、高精度的自动对焦。

参考文献

[1] 王耀南,李树涛,毛建旭.计算机图像处理与识别技术[M].高等教育出版社，2001.

[2] 尹作海，刘世元，史铁林.基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统的研究[J].半导体技术2007,01(3).

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[4] 鲍歌堂，赵辉，陶卫.图像测量技术中几种自动调焦算法的对比分析[J].上海交通大学学报 2005 ,39(1).

[5] 胡涛, 陈世哲, 刘国栋, 浦昭邦.大范围自动调焦快速搜索算法[J].光电子・激光.2006,17(4).

[6] 屈玉福，浦昭邦，赵慧洁，刘国栋，庄志涛.调焦评价函数灵敏度的影响因素分析[J].光学学报 2005, 25(7).省略。

半导体的技术篇2

“半导体制造技术”是我院电子封装技术专业的必修课程，也是培养学生实践动手能力和创新开发能力的专业特色课程之一。该课程的目标是培养学生系统掌握微电子关键工艺及其原理，并具有一定工艺设计、分析及解决工艺问题的能力，因此，在这门课程中引入实践教学是至关重要的。

一、“半导体制造技术”课程内容的特点

“半导体制造技术”这门课程广泛涉及量子物理、电学、光学和化学等基础科学的理论概念，又涵盖半导体后端工艺的材料分析等与制造相关的高新生产技术。该课程的主要内容包括微电子集成电路制造工艺中的氧化、薄膜淀积、掺杂（离子注入和扩散）、外延、光刻和刻蚀等工艺，培养学生掌握集成电路制造工艺原理和设计、工艺流程及设备操作方法，使学生掌握集成电路制造的关键工艺及其原理。同时，该课程又是一门实践性和理论性均较强的课程，其涉及涵盖的知识面广且抽象。基于此，培养学生的实践动手、工艺分析、设计及解决问题的能力单纯依靠课堂上的讲和看是远远达不到的。如何利用多种可能的资源开展工艺实践教学，加强科学实验能力和实际工作能力的培养，是微电子专业教师的当务之急。

二、教学条件现状及实践教学的引入

1.教学条件现状

众所周知，半导体制造行业的设备如金属有机化合物化学气相沉淀、等离子增强化学气相沉积（PECVD）和磁控溅射等设备价格昂贵，且对环境条件要求苛刻。与企业相比，高等学校在半导体制造设备和场地方面的投入远远不够。为了达到该课程的教学目标，我们学校购置了一些如磁控溅射系统、PECVD、高温扩散炉和快速热处理炉等与半导体制造工艺相关的设备。

2.引入实践教学的重要性

教学和实践相辅相成，教学指导实践，实践反哺教学。为了加深学生对在课堂上所学的理论和工艺知识的理解，并培养学生的动手能力，我们在“半导体制造技术”这门课程中增添了利用PECVD技术淀积钝化层SiNx：H薄膜及快速热处理等实践课。对于薄膜淀积实践课，在实验前期，学生需要调研，确定薄膜淀积参数（如温度、时间、气流比等）；在薄膜淀积完成之后，需要通过一些手段表征薄膜的结构和性能，检查是否达到了预期的效果，如果和预期结果不相符，由老师组织学生共同探讨并解决。在学生全程参与的实践课程中，学生都感受到学习的乐趣，充分调动了学生的积极性，培养了学生提出问题、解决问题和分析问题的能力。

半导体的技术篇3

关键词：半导体；光刻；图形；薄膜；沉积

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.038

0 引言

人来研究半导体器件已经超过135年[1]。尤其是进近几十年来，半导体技术迅猛发展，各种半导体产品如雨后春笋般地出现，如柔性显示器、可穿戴电子设置、LED、太阳能电池、3D晶体管、VR技术以及存储器等领域蓬勃发展。本文针对半导制造技术的演变和主要内容的研究进行梳理简介和统计分析，了解半导体制造技术的专业技术知识，掌握该领域技术演进路线，同时提升对技术的理解和把握能力。

1 半导体技术

半导体制造技术是半导体产业发展的基础，制造技术水平的高低直接影响半导体产品的性能及其发展。光刻，刻蚀，沉积，扩散，离子注入，热处理和热氧化等都是常用的半导体制造技术[2]。而光刻技术和薄膜制备技术是半导体制造技术中最常用的工艺，下面主要对以上两种技术进行简介和分析。

2 光刻技术

主流的半导体制造过程中，光刻是最复杂、昂贵和关键的制造工艺。大概占成本的1/3以上。主要分为光学光刻和非光学光刻两大类。据目前所知，广义上的光刻（通过某种特定方式实现图案化的转移）最早出现在1796年，AloysSenefelder发现石头通过化学处理后可以将图像转移到纸上。1961年，光刻技术已经被用于在硅片上制造晶体管，当时的精度是5微米。现在，X射线光刻、电子束光刻等已经开始被用于的半导体制造技术，最小精度可以达到10微米。

光学投影式光刻是半导体制造中最常用的光刻技术，主要包括涂胶/前烘、曝光、显影、后烘等。非光学光刻技术主要包括极深紫外光刻（EUV）、电子束光刻（E-beam Lithography）、X射线光刻（X-ray lithography）。判断光刻的主要性能标准有分辨率（即可以曝光出来的最小特征尺寸）、对准（套刻精度的度量）、产量。

随着半导体行业的发展，器件的小型化（特征尺寸减小）和集成电路的密集度提高，传统的光学光刻制造技术开始步入发展瓶颈状态，其面临的关键技术问题在于如何提高分辨率。

虽然，改进传统光学光刻制造技术的方法多种，但传统的光学投影式技术已经处于发展缓慢的阶段。与传统的投影式光刻技术发展缓慢相比，下一代光刻技术比如EUV、E-beam、X-ray、纳米压印等的发展很快。各大光刻厂商纷纷致力于研制下一代光刻技术，如三星的极紫外光刻、尼康的浸润式光刻等。目前先进的光刻技术主要集中在国外，国内的下一代光刻技术和光刻设备发展相对较为滞后。

3 薄膜制备技术

半导体制造工艺中，在硅片上制作的器件结构层绝大多数都是采用薄膜沉积的方法完成。薄膜的一般定义为在衬底上生长的薄固体物质，其一维尺寸（厚度）远小于另外二维的尺寸。常用的薄膜包括： SiO2， Si3N4， poli-Si， Metal等。常用的薄膜沉积方法分为化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）两种。化学气相沉积利用化学反应生成所需的薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的沉积，如SiO2， poly-Si， Si3N4等[3]。物理气相沉积利用物理机制制备所需的薄膜材料，常用于金属薄膜的制备，如Al， Cu， W， Ti等。沉积薄膜的主要分为三个阶段：晶核形成―聚集成束―形成连续膜。为了满足半导体工艺和器件要求，通常情况下关注薄膜的一下几个特性：（1）台阶覆盖能力；（2）低的膜应力；（3）高的深宽比间隙填充能力；（4）大面积薄膜厚度均匀性；（5）大面积薄膜介电＼电学＼折射率特性；（6）高纯度和高密度；（7）与衬底或下层膜有好的粘附能力。台阶覆盖能力以及高的深宽比间隙填充能力，是薄膜制备技术的关键技术问题。我们都希望薄膜在不平整衬底表面的厚度具有一致性。厚度不一致容易导致膜应力、电短路等问题。而高的深宽比间隙填充能力则有利于半导体器件的进一步微型化及其性能的提高。同时，低的膜应力对所沉积的薄膜而言也是非常重要的。

4 结语

虽然，与不断更新换代的半导产品相比，半导体制造技术发展较为缓慢，大部分制造技术发展已经趋于成熟。但是，随着不断发展的半导体行业，必然会对半导体制造技术的提出更高的要求，以满足半导体产品的快速发展。因此，掌握和了解半导体制造技术的相关专利知识有利于推进该领域的发展。

参考文献：

[1] Most of the classic device papers are collected in S.M Sze，Ed.，Semiconductor Devices：Pioneering Papers，World Sci. ， Singapore，1991.

[2]刘恩科.半导体物理学[M].第7版，电子工业出版社，2008.

半导体的技术篇4

众所周知，具有节能环保功能的半导体照明灯替代白炽灯与日光灯是大势所趋，将引发照明工业的一场革命。在这一领域，日美等国占尽先机，分别垄断了蓝宝石衬底和碳化硅衬底半导体照明技术路线。在此情况下，教育部发光材料与器件工程研究中心(南昌大学)江风益教授领导的课题组创造性地发展了一条新的半导体照明技术路线――硅衬底半导体照明技术路线，改变了日美等国垄断半导体照明核心技术的局面。

江风益教授在半导体照明领域从事研究开发工作12年，经过3000多次实验，终于从跟踪走向了跨越，发明了一种特殊过渡层和特定的硅表面加工技术，克服了外延层和衬底之间巨大的晶格失配和热失配，在第一代半导体硅材料上，成功地制备了高质量的量子阱结构的第三代半导体GaN材料，研制成功硅衬底蓝光、绿光和白光LED，其发光效率、可靠性与器件寿命等各项技术指标在同类研究中处于国际领先地位，并在国际上率先实现了这一新技术产品的批量生产。

采用该成果生产的LED芯片成本显著低于蓝宝石衬底和碳化硅衬底LED芯片。该技术对蓝光LED来说是一种改写历史的新技术。该成果还制备出全球第一块硅衬底LED全彩色显示显像屏(其中蓝光和绿光LED是在硅衬底上制备的)。该成果2006年1月在全国科技大会期间被科技部选为国家科技创新重大成就展项目，并于2006年7月获得首届国家半导体照明工程创新大赛研发创新奖。

该成果近几年来已吸引了五家国际风险投资基金联合投资5200万美元(已全部到位)，在江西南昌建成了专门从事硅衬底GaN基LED外延材料及芯片生产的高科技企业――晶能光电(江西)有限公司，并于2008年4月竣工实现了规模化生产，年生产能力为30亿粒硅衬底LED芯片。

江风益教授在这一领域已获得和公开发明专利50余项。为发展我国半导体发光与半导体照明产业在技术产权方面打下了重要基础。江风益教授主持研制的科研成果“硅衬底GaN基LED外延材料及芯片”在国际上率先成功地实现了产业化，是我国LED半导体照明产业从中国制造发展到中国创造的缩影。

半导体的技术篇5

[关键词] 半导体产业；台湾；启示

[中图分类号] F427 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2014）01-20-2

曾几何时，台湾早期的半导体产业基础十分薄弱，以提供廉价劳动力为代价的加工业出口作为发展契机，而后又出现30多年风生水起的发展态势，被视为国家和地区发展高科技产业的经典案例。

1 台湾半导体产业的强劲势头

据台湾半导体产业协会（TSIA）和工研院（IEK）的最新预估数字，2013年台湾IC产业产值可达新台币18703亿元，较2012年成长14.4%。台湾半导体产业表现出较为强劲的发展势头（见表1，表2）。

2 台湾半导体产业的发展历程

在当下发展中国家和地区普遍面临无法走出低水平的模仿困境之际，研究台湾半导体产业发展的轨迹是一个具有重要意义的课题。

2.1 外资主导的资金技术引进时期――1960～1974年

上世纪60年代，台湾的出口导向性政策吸引了美国等国厂商将晶体管的制造和半导体制造流程当中的技术层次较低的下游封装部分转移到台湾，出口市场也是以美国为中心。这个时期美国半导体厂对台湾的基本策略是以获取廉价劳动力为出发点的，而台湾又是利用廉价劳动力赚取外汇。虽然在这一阶段台湾电子工业的投资是以外资为主，但因其进入半导体封装业所需资金不大，技术要求也不高，当地企业如寰宇、万邦、华泰等为当地半导体的封装业打了先锋，同时与外资企业为当地培养了许多熟悉该领域的人才。值得一提的是，台湾交通大学于1964年设立的半导体实验室对培育岛内半导体人才方面所作的贡献更是不可磨灭。

2.2 台当局介入的主导上游技术引进时期――1974～1979年

上世纪70年代初，世界经济普遍衰退，台湾的出口也受到极大冲击，促成了台湾产业结构转型的提早推进。因此，台当局决定投入IC产业，1974年当局在台湾工研院成立电子工业研究发展中心（即当今的电子所），并负责IC产业推进，并以该发展中心为技术引进的载体，从美国引入IC设计及制造技术。1976年引进了RCA的制程技术，第二年引进IMR的光罩技术。但当时的这些政策与民间企业并没有发生实质交流，这个阶段台湾半导体产业仍以外资的德州仪器、摩托罗拉和飞利浦的封装业为主。

2.3 台当局主导与本地企业培植时期――1980～1989年

为了引进科技工业和人才，进而带动台湾的工业技术研究创新，台湾“行政院”在1980年设立了科学园区。1981年在电子所主导下，成立了政府与私人一同投资的联华电子公司。该公司是政府研究机构将技术移转到民间部门的首个案例，也是台湾促使民间使用IC技术的第一步。由于当时的民间企业对半导体产业并不是很了解，投资的意愿比较低。对此，台当局决定继续由政府与民间一道投资，在1987年由电子所成立台湾积体电路制造公司。该公司是全世界第一家专业的晶圆代工厂，其设立代表了IC产业的一种新分工形态的出现。该公司在晶圆代工市场的成功，也代表了台湾IC制造技术从此生根。台湾联电、台积电的相继成立，使得台湾民间投资陆续进入半导体产业，也逐步显示了民间已经有了自主能力。从此台湾半导体产业已由以外资为主的下游封装业，迈进了以本地企业为主的上游设计、光罩业和中游制造业。

2.4 本地企业自主时期――1990年至今

台湾当局经过十几年不断地培植本地半导体企业，1990后有更多民间公司扩厂，同时也有许多新公司成立，台湾半导体产业逐步脱离台当局主导的色彩，本地企业已经具有相当的资金、技术和研发能力。

3 台湾发展半导体产业的启示

3.1 要学习借鉴台湾由弱到强的经验

半导体产业是一个国际性极强的产业。台湾的半导体产业是通过引进技术才逐步发展起来的，但并不仅仅是一味地引进技术，同时也十分注重消化、吸收和再创新，并始终致力于开发拥有自主产权的技术。台积电公司董事长张忠谋是台湾半导体产业的传奇人物。从1994年开始，台积电公司连续三年营业额大幅度提升，获利从35%提升到50%。1997年13亿美元的销售额，盈利竟然达到5.35亿美元，在台积电成立伊始，张忠谋就树立了只做代工，而不与客户竞争的永续性原则，即台积电不生产自己的产品，只以专业代工半导体的公司存在。这种审时度势、不按常理出牌的做法，改变了当时产业的游戏规则。台积电从而创造了新公司诞生到成功的奇迹，也带动了台湾半导体业投资的热潮。有媒体称，台积电创造出一个产业。与此同时，台积电非常注重企业的国际格局。创业初期就聘请具有国际管理经验和人脉的专家担任总经理。这为其带来了大量的业务，也为其快速进入国际竞争打下了良好的基础。建立了各种规范化的规章制度，在人事、财务制度等方面就具有国际规模，符合国际惯例，把客户当成合作的伙伴，并与客户进行各种资源的共享。把台积电未来5年的技术蓝图提供给客户，让客户了解有什么技术可一起合作配合，这种做法有利于开拓新的市场。这也带动了台湾其他的半导体企业不断生产出高端的技术产品和开发出新的关键技术。台湾半导体产业的重心也逐步由增值比较低的、劳动力比较密集后封装产业，慢慢移向附加值比较高的、智力比较密集的设计与制造业。

3.2 以产业集聚效应应对竞争日益激烈的全球化挑战

台湾的半导体产业，几乎把所有的相关企业全部整合在地理位置相邻的区域内，把该领域内相关的种种关键要素聚集在一起，形成合力壮大了整体的产业实力。作为一种新型的企业组织和生产产业组织，台湾半导体产业的集聚效应优势十分明显。专家认为：这种产业集聚效应是现在产业竞争力的重要体现和来源，一个国家和地区的产业竞争力集中体现在这个国家和地区以集聚形态所出现的产业上。换个角度也可以说，半导体产业只有形成产业集聚效应，并不断探寻新的发展模式，才能保证产业的持续性发展。因此，中国的半导体产业要做大做强，不能仅仅考虑少数几个半导体企业的因素，只有形成规模效应，才能使半导体产业突出整体竞争优势。这方面可以借鉴台湾半导体产业联手以整个群体的竞争力走向市场，形成集聚效应，不仅使各个半导体企业在激烈的市场竞争中没有被淘汰，反而越做越大。

3.3 实现跨越式发展乃当务之急

假如中国的半导体企业仍然按照固有的模式运转，零星作战，估计好景不长。目前，由于体制原因，多数国有半导体企业的整合还在进行当中，各厂商彼此之间缺少一个宏观上的协调角色。许多外商独资企业已瞄准我国廉价劳动力到中国打造加工基地，我国正逐步成为全球半导体产业的主要加工国。鉴于这种情况，国内各半导体企业可通过各种不同的合作方式与国内或海外企业联合组建企业实体。较有实力的半导体大企业，也可以同其他实力较强的上游厂商以互惠互利的模式结为半导体企业策略联盟，还可以通过加入半导体跨国公司的全球垂直分工体系成为制造中心，尽快找到一个有益于中国半导体业快速发展壮大的商业模式。要走出中国半导体产业目前发展的困境，就要依靠上游产业的不断提升和下游产业的有力支撑。不管半导体企业采取何种动作模式，其最终目的就是能在激烈的竞争中站稳脚跟，并不断地发展壮大。但是迫于优胜劣汰的游戏规则，要适应半导体产业越来越细的分工，和越来越高的专业化程度和技术要求，就要建立企业之间相互配套、相互协调和互惠互利的共赢和多赢的合作关系。

3.4 保证我国半导体产业的健康发展乃大势所趋

目前，我国半导体产业与世界发达国家相比，在产业集中度和自主开发能力等方面，还是有一定的差距。因此，中国要加大半导体产业布局调整力度，扶持和鼓励强势企业，逐步走国际化的道路；对一些效益差的半导体小企业按市场经济规律使之自然优胜劣汰；引导我国半导体企业从原先国内企业之间的竞争，转向与国际同行之间的竞争；审时度势，积极促成国内市场同国际市场的接轨与融合。因此，要保证我国的半导体产业健康发展，各半导体企业应对企业的目标定位、发展战略作出新的思考和选择，进行合理的布局，并积极参与国际分工。

参考文献：

[1]彭茂荣.台湾半导体产业的回顾与展望[J]，台湾半导体产业协会简讯，2012.04.

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[3]谢恩桓.台湾IC产业成功经验浅析及对中国大陆的启示[J]，中国集成电路，2004.05.

[4]陈清文.TRI产业专题报告-74台湾半导体明日之星-蓄势待发的类比IC[R].2007拓科技股份有限公司.

[5]工银投资.2010年半导体产业展望-半导体产业复在望，企业资本支出大幅扩充[N]，2009.

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收稿日期：2013年11月28日。

基金项目：本文为福建省属公益类科研院所基本科研专项――闽台竞合视域中的台湾两兆产业研究（项目编号：2011R1009―5）研究成果。

半导体的技术篇6

关键词 半导体制造工艺 课程探索

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0001-02

《半导体制造工艺基础》以施敏所著教程为例，该课程在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容，弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。故熟练掌握《半导体制造工艺基础》将有助于我们加深对半导体制备的了解，为我们学习微电子专业打下坚实的基础。但目前《半导体制造工艺基础》在教学过程中还面临很多问题。在此背景下，我们将对《半导体制造工艺基础》课程进行教学探索。

一、教学内容的设置

《半导体制造工艺基础》的第一章简要回顾了半导体器件和关键技术的发展历史，并介绍了基本的制造步骤。第二章涉及晶体生长技术。后面几章是按照集成电路典型制造工艺流程来安排的。第三章介绍硅的氧化技术。第四章和第五章分别讨论了光刻和刻蚀技术。第六章和第七章介绍半导体掺杂的主要技术；扩散法和离子注入法。第八章涉及一些相对独立的工艺步骤，包括各种薄层淀积的方法。《半导体制造工艺基础》最后三章集中讨论制版和综合。第九章通过介绍晶体工艺技术、集成器件和微机电系统加工等工艺流程，将各个独立的工艺步骤有机地整合在一起。第十章介绍集成电路制造流程中高层次的一些关键问题，包括电学测试、封装、工艺控制和成品率。第十一章探讨了半导体工业所面临的挑战，并展望了其未来的发展前景

二、教学中存在的问题

在教学过程中，从教学工作量来看，发现《半导体制造工艺基础》教学内容过多，根据学校安排的学时很难上完。从教学方法来看，传统的口述以及PPT展示教学方法很难达到预期的教学效果，原因在于这门课程实践性很强。书中的图片特别是工艺过程及工艺效果只是简单的图片展示。从教学深度来看，传统教学方法只是演示，学生对工艺的参数没有概念，故对书本上的内容理解的深度很是欠缺。

三、教学方法的改革

为了提高教学效果，故必须对传统的教学方法进行改革。将工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真与书本相结合将是一个好的教学方法。工艺仿真不但能让学生更轻松的理解工艺内容，还能让学生体会到工艺参数的重要性。下面将结合书本对这种方法进行讲解。《半导体制造工艺基础》第一章介绍半导体工艺技术基本步骤，属于概论，为了节约课时对其内容有所了解即可。第2章介绍晶体生长从熔融硅中生长的区熔（float-zone）法单晶生长工艺，为了节约课时对其内容进行简单介绍即可。第3章介绍硅的氧化包括热氧化过程，由于氧化工艺是半导体工艺的重点内容，应详细阐述，并且教会学生应用工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真，观察每一步氧化带来的硅片上结构的变化，对氧化的效果有直观的了解。第4章介绍光刻技术，采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对硅片进行光刻，观察硅片上光刻图形的变化。第5章介绍了刻蚀包括湿法化学刻蚀和干法刻蚀，刻蚀技术是工艺的重要内容，要求学生采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对刻蚀进行仿真，比较两种刻蚀方法的效果，并观察每步刻蚀带来的结构变化。第6章介绍了扩散包括非本征扩散，横向扩散。同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4对扩散过程进行仿真验证，观察可扩散的温度，时间，离子的浓度等参数对扩散结构的影响，为重点教学内容。第7章介绍了离子注入。离子注入是半导体工艺的核心部分，也是常见的工艺步奏，通过采用工艺仿真软件TSUPREM 4离子注入进行模拟仿真，观察离子注入的浓度，能量，退火时间以及退火温度等参数对离子分布的影响，加深对工艺参数的理解。另外第8章介绍薄膜淀积。第9章介绍MOS工艺。第10章介绍集成电路制造，测试，封装等工艺技术。最后这三部分由于涉及到很多具体的器件和电路，内容较多故可以一个典型例子为例进行讲解，同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4进行工艺仿真，学生能熟练掌握工艺仿真软件后面的内容可以自己进行仿真验证。

四、结束语

《半导体制造工艺基础》是一门实践性很强的课程，采用工艺仿真软件TSUPREM 4来模拟工艺过程将有助于加强学生对工艺的了解。让学生深入浅出的理解半导体制造流程还需从教学方法上进行进一步改革。c

参考文献：

[1]施敏.半导体制造工艺基础[M].合肥：安徽大学出版社，2007.

[2]刘秀琼，余学功.半导体制造技术课程教学改革实践[J].中国科教创新导刊，2014，（02）.

[3]李琦，赵秋明，段吉海.“半导体器件物理”的教学探讨[J].电子电气教学学报，2011，（2）.

半导体的技术篇7

比如,首先,在核心技术,主要是芯片制造方面与国外巨头差距较大;其次,产业整体水平较低,本土企业良莠不齐,技术储备和成熟度不够,多集中在下游低利润封装和组装领域,重复建设严重。此类不可忽视的问题已在业界引发了多层面的思考。

也有业界人士认为,随着越来越多优秀试点城市脱颖而出,整个产业自然会摸索出最终的解决之道,LED照明产业的自主创新将会迈上一个新的台阶。

厦门,正是这样一个走在前面的试点城市,无论是LED产业规模、技术水平和应用推广,都已形成先发优势,并积累了许多经验,尤其是加大科技投入,自主创新;创建产业创新联盟,推动政产学研合作;以及产品检测标准和检测公共平台的建立,这些都将为“十城万盏”半导体产业发展提供新的思路和借鉴。

自主创新是要提前布局的,而不是等别人做好了,再去跟风,厦门对LED照明产业的判断和提前的技术积累再次说明了这一点。

提前布局技术积累

早在国家科技部提出发展光电产业计划时,厦门市科技局就率先切入到LED照明、光电显示等产业领域,早在2003年,厦门市已将光电产业确立为新兴产业,并成立了“厦门现代光电工程技术研究中心”。2004年4月13日,厦门成为首批国家半导体照明产业四大基地之。经过七年的发展,厦门市光电产业集群已形成,产业规模占据全省半壁江山。

2009年4月28日,厦门市被科技部批准为全国首批21个“十城万盏”半导体照明应用示范工程试点城市。以“十城万盏”半导体照明应用示范工程试点为契机,2009年,市政府成立了以副市长为组长的市“十城万盏”领导小组和“十城万盏”领导小组办公室。通过政府引导示范,带动产业的快速发展,在缺乏国家统一LED工程标准的条件下,领导小组办公室组织“十城万盏”专家组历时一年多完成了《LED道路照明灯具》、《LED道路照明驱动电源》等七项技术规范和《厦门市LED室内照明工程技术规定》等两项技术规定,为厦门“十城万盏”半导体照明应用示范工程的顺利推进提供了技术支撑。

2009年,厦门市政府投入经费500万元,带动社会总投资5500万元组建厦门光电产业联盟,对“半导体照明LED外延、芯片和封装关键技术攻关与产业化”项目进行联合攻关,使厦门LED芯片项目产业化水平国内领先。

2010年7月1日在沈阳举行的国家高新技术产业化基地座谈会上,全国政协副主席、科技部部长万钢充分肯定了厦门光电产业的发展,他认为,厦门在抓光电产业基地工作中有一套好的做法,形成了自身的特色,打造了完善的LED的芯片、封装和应用等产业链。

整合产业链厦门芯片独占半壁江山

目前国际市场上,每10根节能灯,就有2根在厦门生产和出口。厦门已成为LED概念普及和应用程度最高的城市之一。

同时,厦门市以“十城万盏”半导体照明应用示范工程带动了半导体照明产业的快速发展,培育一批拥有自主知识产权和核心竞争力的本土LED企业,实现传统照明产业的升级。从2003年以来,厦门LED产业呈现超常规、跨越式发展。到2009年底,企业数量已达到100多家,相关产品总产值为23.97亿元,并带动相关产值近100亿元。

2008年,厦门芯片产量230亿粒,占大陆总产量的60% ,LED相关产品实现销售收入超过17亿元,半导体照明芯片总产量480亿粒,已连续七年继续保持中国大陆第一,国产品牌芯片产量占全国国产芯50%以上;在封装领域,拥有以华联电子、光莆电子、信达光电为代表的20多家封装企业,技术水平国内先进;在应用领域已经开发各类半导体照明产品。

目前,厦门市已形成上、中、下游较完善的半导体照明产业链,一个以厦门为核心,并辐射福州、泉州、漳州、莆田等地的海峡西岸半导体照明工程产业化基地大格局已初步形成。

标准先行 接轨国际

“LED照明产业发展目前面临最大的困扰就是国家标准和行业标准缺失”,国家半导体器件质量监督检验中心主任黄杰曾这样表示。

目前,在国内对半导体照明光源LED性能参数的检测还没有一家设备齐全、公正的检测机构,也没有一家权威的认证机构和统一、规范的检测仪器和方法,这使得LED上、中、下游厂商无所适从、各行其道,造成了许多不必要的重复投入和技术纠纷,对于我国半导体照明产业的长远发展和与世界接轨相当不利。在目前的状况下,如何对LED产品的质量进行检测和把关,成为政府和企业亟待解决的问题。

而厦门市斥巨资投入建立的半导体照明检测认证中心,乃是我国国内目前投入最大的半导体照明检测中心,也是国内一流、具有国际先进水平的半导体照明及相关产品检测认证中心。

据悉,检测认证中心建成后,测试结果能与国内、国际先进检测中心的测试结果对比验证,为半导体照明产业化的可持续发展提供检测及研发平台,更好地服务于整个行业。中心立足于厦门产业化基地,成为海峡两岸乃至全国的中性、公正、权威、高水平的半导体照明检测平台,将为国内和海峡两岸LED光电产业链的新产品研发、标准制定、数据互认搭建检测技术服务平台,填补了我国在半导体发光器件产品的检验能力缺失的空白,解决了长期困扰的检测手段欠缺、检测能力不足、基础试验数据不完整的问题。

另外,为持续推动光电标准战略,厦门积极参与国内和国际光电产品技术标准的研究与制订。重点参与半导体照明及应用产品、平板显示器、太阳能光伏及配套材料、器件与设备的技术标准研究制订,研究与标准相匹配的测试方法和仪器设备,在光电产业技术标准和测试方面与国际接轨。

以上公共服务平台的建设和光电技术标准的研究制订,将有力推动厦门市LED产业的发展,为半导体照明产业化的可持续发展提供强有力的技术支撑和服务。

依托产业技术联盟“抱团”发力

作为厦门LED行业联合“抱团”发力的发起和组织者,厦门政府成绩卓然。

2008年7月刚成立的“厦门市光电产业技术创新联盟”,实施以光电产业技术创新联盟为主,开展“半导体照明LED外延、芯片和封装关键技术攻关与产业化项目”和“LED路灯技术创新及示范工程项目”两个项目的技术攻关,政府投入科技经费1000万元,引导企业投入研发经费7500万元,攻克了LED配光、散热、电磁兼容等技术难题,提高了LED发光效率,提高了企业自主创新能力和核心竞争力,为“十城万盏”提供了技术经验和保障。其中,LED芯片项目产业化水平达到国内先进水平; LED路灯项目在厦门市岐山北路、文园路等4条道路进行186盏路灯示范,经光电技术专家分别三次对路灯现场进行测试,结果表明:示范工程照明效果良好,技术指标符合要求,节能效果达30%以上。

借助市政府的引导性投入,把诸多实体从纵向配套或横向集群组织起来,实现强强联合,引导和推动光电产业集团化发展,这种创新的组织方式在国内是较为领先的。这种技术联盟作为技术创新的新举措,主要通过产学研合作机制,形成研发合力,攻克一批制约半导体照明产业发展的共性关键技术,快速推动联盟成员自主创新,共同促进产业核心竞争力的提升,形成具有国际竞争力的自主品牌。联盟成立后,更可带动联盟申请多项发明专利,获取一批自主知识产权,建设专利联盟。

通过“十城万盏”应用示范工程的实施,在厦门市委市政府领导下,厦门市科技局把光电产业作为发展战略性新兴产业的重要工作来抓。厦门这个中国地图上最南端的城市,最终形成了自身特色,打造了完善的LED芯片制造、封装和应用等上、中、下游产业链。

厦门市科技局坚持科技服务产业理念,发挥科技支撑和引领作用,联合厦门市有关部门针对光电产业推出六大举措和“一号文件”。

据悉,这六大举措包括:制定光电子、LED、太阳能光伏等光电产业发展规划和政策;组建光电产业技术创新联盟,进行关键技术联合攻关;支持光电企业建立国家、省、市级企业及工程技术中心;组织专家进行光电技术创新课题研究;市政府投入巨额资金,支持部级LED照明检测认证中心、IC平台、LED营销中心、现代照明应用设计与创业中心等公共服务平台的建设;针对光电产业发展过程中关键、重要、共性的技术,在全国率先组建产、学、研单位组建产业技术创新联盟,聚集多家单位优势资源进行联合技术攻关,提升厦门光电产业的核心竞争力;推动LED夜景工程、“十城万盏”、“十城千辆”及“金太阳”等应用示范工程,提升产业规模和水平。

LED产业在厦门起步较早,具有良好的基础。最近,厦门经济特区扩大到全市,海峡两岸又签订了ECFA,客观上对厦门光电产业的发展带来了机遇与挑战。

结语

半导体的技术篇8

一、研究专题和期限

专题一、半导体照明系统集成与应用示范工程

研究目标：以重要交通枢纽、高架道路和隧桥、大型商务区和主要商业街道为示范区，推动半导体照明系统集成与规模化应用，实现公共照明节能降耗。

研究内容：示范工程总体设计与实施方案研究；灯光管理与系统控制技术研究；半导体照明通用照明产品开发；示范工程用特种灯具开发；半导体照明系统与规模化生产技术研究。

研究期限：年9月30日前完成

专题二、低成本高效率通用白光照明产品开发与应用

研究目标：突破半导体照明共性关键技术，研制性价比较优、效率达到80lm/W的功率型白光照明灯具，形成批量生产能力并在示范点上推广应用。

研究内容：结合产品定位和应用推广方案，开展灯具设计技术、ZnO电极技术、芯片高效封装技术、灯具的高效率低成本制造技术研究。

研究期限：2年9月30日前完成

专题三、半导体照明检测技术研究与服务

研究目标：研制半导体照明产品检测标准，建立半导体照明测试服务平台，为企业和研发机构提供样品测试、产品检测等公共服务。

研究内容：半导体照明脉冲驱动电路技术和芯片抗静电性能测试方法、标准及规范的研究；半导体通用照明系统的应用标准和规范研究；产品仿真展示技术和光学环境交互技术开发；半导体照明产品寿命与能效测评。

研究期限：年9月30日前完成

专题四、小功率陶瓷金卤灯（HID）制造技术与应用产品开发

研究目标：突破小功率陶瓷金卤灯（HID）的制造技术，包括材料技术、灯具配套技术，灯具及其配套镇流器形成批量生产能力，小功率HID灯进入室内照明领域和商业照明领域。

研究内容：10-150W陶瓷金卤灯透明陶瓷制造技术、陶瓷电弧管制造技术、配套电子镇流器制造技术、灯具生产示范线工艺与装备的研制等。

研究期限：2年9月30日前完成

专题五、OLED生产线集成与TFT-OLED产业化关键技术

研究目标：建立TFT－OLED中试平台，解决OLED低成本化和产业集成技术。自主设计和建设2.5代TFT-OLED示范生产线，形成年产10万片（玻璃尺寸为370mm×470mm）生产能力，7英寸以下中小尺寸产品进入市场。

研究内容：低成本OLED产品设计、规模化生产技术；OLED生产线集成技术与成套装备制造技术；配套材料、工艺技术开发；基于OLED的Si基TFT技术研究。

研究期限：2年9月30日前完成

二、申请方式

1、凡符合《*市科研计划课题制管理办法》要求的企事业单位均可以申请。申报单位要有较强的科研力量，具有实施项目所必需的研究开发设施及自有资金。要有健全的科研管理、知识产权管理、财务管理、资产管理和会计核算制度。

2、课题责任人和主要科研人员同期参与承担的863、973、国家科技攻关和*市重大、重点科研项目数不得超过三项。

3、鼓励以产学研联合方式申请。多家单位联合申请的课题，应在申请材料中明确各自承担的工作和职责，并附上合作协议或合同。

4、申报单位应从“*科技”网站进入“在线受理科研计划项目可行性方案”，并下载相关表格《*市科学技术委员会科研计划项目课题可行性方案》，按照要求认真填写，所有附件均需上传到网上。

5、本专项课题的申请起始日期*年6月19日，截止日期为*年7月18日。课题申报时需提交书面可行性方案及其附件一式4份，并通过“*科技”网站提交可行性方案和其他所有表格。书面可行性方案集中受理时间为*年7月14日至7月18日，每个工作日上午9：00—下午4：30。所有书面文件请采用A4纸双面印刷，普通纸质材料作为封面，不采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。

6、已申报今年市科委其它类别项目者应主动予以申明，未申明者按重复申报不予受理。

7、网上填报备注：

1）点击连接可进入《科研计划项目课题可行性方案》申报页面；

2）首次登录必须选择“初次填写”转入申报指南页面，点击"专题名称"开始申报；

3）有关操作可参阅在线帮助。

三、联系方式

半导体照明项目申报材料

为推动本市高效节能照明技术开发和产品应用，推动新型平板显示产业升级，围绕国家和*中长期科技发展规划纲要以及“*”科技发展规划，开展以应用为导向、以企业为主体的关键技术攻关，*市科学技术委员会特本指南。

一、研究专题和期限

专题一、半导体照明系统集成与应用示范工程

研究目标：以重要交通枢纽、高架道路和隧桥、大型商务区和主要商业街道为示范区，推动半导体照明系统集成与规模化应用，实现公共照明节能降耗。

研究内容：示范工程总体设计与实施方案研究；灯光管理与系统控制技术研究；半导体照明通用照明产品开发；示范工程用特种灯具开发；半导体照明系统与规模化生产技术研究。

研究期限：年9月30日前完成

专题二、低成本高效率通用白光照明产品开发与应用

研究目标：突破半导体照明共性关键技术，研制性价比较优、效率达到80lm/W的功率型白光照明灯具，形成批量生产能力并在示范点上推广应用。

研究内容：结合产品定位和应用推广方案，开展灯具设计技术、ZnO电极技术、芯片高效封装技术、灯具的高效率低成本制造技术研究。

研究期限：2年9月30日前完成

专题三、半导体照明检测技术研究与服务

研究目标：研制半导体照明产品检测标准，建立半导体照明测试服务平台，为企业和研发机构提供样品测试、产品检测等公共服务。

研究内容：半导体照明脉冲驱动电路技术和芯片抗静电性能测试方法、标准及规范的研究；半导体通用照明系统的应用标准和规范研究；产品仿真展示技术和光学环境交互技术开发；半导体照明产品寿命与能效测评。

研究期限：年9月30日前完成

专题四、小功率陶瓷金卤灯（HID）制造技术与应用产品开发

研究目标：突破小功率陶瓷金卤灯（HID）的制造技术，包括材料技术、灯具配套技术，灯具及其配套镇流器形成批量生产能力，小功率HID灯进入室内照明领域和商业照明领域。

研究内容：10-150W陶瓷金卤灯透明陶瓷制造技术、陶瓷电弧管制造技术、配套电子镇流器制造技术、灯具生产示范线工艺与装备的研制等。

研究期限：2年9月30日前完成

专题五、OLED生产线集成与TFT-OLED产业化关键技术

研究目标：建立TFT－OLED中试平台，解决OLED低成本化和产业集成技术。自主设计和建设2.5代TFT-OLED示范生产线，形成年产10万片（玻璃尺寸为370mm×470mm）生产能力，7英寸以下中小尺寸产品进入市场。

研究内容：低成本OLED产品设计、规模化生产技术；OLED生产线集成技术与成套装备制造技术；配套材料、工艺技术开发；基于OLED的Si基TFT技术研究。

研究期限：2年9月30日前完成

二、申请方式

1、凡符合《*市科研计划课题制管理办法》要求的企事业单位均可以申请。申报单位要有较强的科研力量，具有实施项目所必需的研究开发设施及自有资金。要有健全的科研管理、知识产权管理、财务管理、资产管理和会计核算制度。

2、课题责任人和主要科研人员同期参与承担的863、973、国家科技攻关和*市重大、重点科研项目数不得超过三项。

3、鼓励以产学研联合方式申请。多家单位联合申请的课题，应在申请材料中明确各自承担的工作和职责，并附上合作协议或合同。

4、申报单位应从“*科技”网站进入“在线受理科研计划项目可行性方案”，并下载相关表格《*市科学技术委员会科研计划项目课题可行性方案》，按照要求认真填写，所有附件均需上传到网上。

5、本专项课题的申请起始日期*年6月19日，截止日期为*年7月18日。课题申报时需提交书面可行性方案及其附件一式4份，并通过“*科技”网站提交可行性方案和其他所有表格。书面可行性方案集中受理时间为*年7月14日至7月18日，每个工作日上午9：00—下午4：30。所有书面文件请采用A4纸双面印刷，普通纸质材料作为封面，不采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。

6、已申报今年市科委其它类别项目者应主动予以申明，未申明者按重复申报不予受理。

7、网上填报备注：

1）点击连接可进入《科研计划项目课题可行性方案》申报页面；

2）首次登录必须选择“初次填写”转入申报指南页面，点击"专题名称"开始申报；

3）有关操作可参阅在线帮助。