半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展歷程

1半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展概況電學(xué)部唐躍強(qiáng)tangyueqiang@2012.022主要內(nèi)容一、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展二、半導(dǎo)體技術(shù)的熱點(diǎn)三、探討的問題3

半導(dǎo)體領(lǐng)域廣義的說是與半導(dǎo)體有關(guān)的領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料的制備、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件的制造工藝、半導(dǎo)體器件的應(yīng)用、半導(dǎo)體器件的測量等等。其分類號：H01L、H05K、G06、H01S。一、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展4半導(dǎo)體器件的零部件例如有：將引線框架、引線鍵合或焊料凸點(diǎn)、安裝架、安裝容器、散熱裝置、密封層、封裝樹脂層等；有機(jī)及無機(jī)材料半導(dǎo)體器件；半導(dǎo)體器件的制造設(shè)備及工藝。產(chǎn)品種類：分立器件：二極管、晶體管、晶閘管、太陽能電池、壓電器件、發(fā)光器件、單電子器件等；集成電路（布圖）例如有：集成的晶體管、MOS、CMOS、DRAM、SRAM、ROM、EPROM、EEPROM、SOC等；5二、半導(dǎo)體技術(shù)的熱點(diǎn)

1、納米技術(shù)；

2、太陽能電池技術(shù)（光電）；

3、LED技術(shù)（OLED技術(shù)，電光）；

4、FinFET技術(shù)。6

2、太陽能電池技術(shù)；（1）單晶硅太陽能電池目前單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24％，單晶硅太陽能電池一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。（2）多晶硅太陽能電池多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12％左右。（3）非晶硅太陽能電池非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，目前國際先進(jìn)水平為10％左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長，其轉(zhuǎn)換效率衰減。

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2、太陽能電池技術(shù)

4）化合物半導(dǎo)體太陽電池

a)硫化鎘太陽能電池；

b)砷化鎵太陽能電池；

c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽能電池，光電轉(zhuǎn)化率為18％)82、太陽能電池技術(shù)（5）染料敏化太陽能電池染料敏化太陽能電池（DSC）主要由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對電極和導(dǎo)電基底等幾部分組成。納米多孔半導(dǎo)體薄膜通常為金屬氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明導(dǎo)電膜的玻璃板上作為DSC的負(fù)極。對電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃上鍍上鉑。敏化染料吸附在納米多孔二氧化鈦膜面上。正負(fù)極間填充的是含有氧化還原電對的電解質(zhì)，最常用的是I3/I-。DSC與傳統(tǒng)的太陽電池相比有以下一些優(yōu)勢（附圖FTO導(dǎo)電玻璃上的ZnO納米片SEM圖）a)壽命長：使用壽命可達(dá)15-20年；b)結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)工藝簡單，易于制造；c)生產(chǎn)成本較低。

1991年由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院首次發(fā)表了染料敏化電池的原型，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.1%~7.9%。92、太陽能電池技術(shù)；從太陽能電池芯片的結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行分類，太陽能電池專利技術(shù)可以分為PN結(jié)、PIN結(jié)、肖特基結(jié)、異質(zhì)結(jié)、MIS結(jié)、超晶格能帶結(jié)構(gòu)和能帶漸變結(jié)構(gòu)。（1）PN結(jié)結(jié)構(gòu)：PN結(jié)結(jié)構(gòu)的最早專利申請始于1965年。（2）PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，最早專利申請始于1955年。102、太陽能電池技術(shù)；（3）異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)：最早專利申請始于1956年（4）肖特基結(jié)結(jié)構(gòu)：專利申請始于1966年112、太陽能電池技術(shù)；（5）MIS結(jié)結(jié)構(gòu)專利申請始于1971年（6）超晶格能帶結(jié)構(gòu)專利申請始于1982年（7）能帶漸變結(jié)構(gòu)最早專利申請始于1977年124、FinFET技術(shù)(1)Lowk介質(zhì)材料的背蝕工藝(ILD)13Lowk介質(zhì)材料1415(2)Highk介質(zhì)材料16Highk介質(zhì)材料材料要求:高介電常數(shù)熱穩(wěn)定性界面質(zhì)量易于處理可靠性17Highk介質(zhì)材料SiO2 3.9Si3N4/SiO2stack 5-6Si3N4 7Al2O3 10ZrSiOy,HfSiOx,LaSiOx 10-20ZrO2,HfO2,La2O3,Y2O3 15-30crystalPr2O3 3018Highk介質(zhì)材料淀積方法：MOCVDPVD(濺射,蒸發(fā))ALE(原子層淀積)MBE19Highk介質(zhì)材料

ALD(原子層淀積)20Highk介質(zhì)材料21Highk介質(zhì)材料22(3)FinFET23FinFET優(yōu)點(diǎn)：尺寸(L<10nm,20nm)低功耗最佳閾值電壓(60mV/decade)24FinFET25FinFET-制造26FinFET-制造2728FinFET快閃存儲(chǔ)器7:浮柵9:控制柵極11:柵氧化物12:柵電極13:半導(dǎo)體區(qū)14:源/漏29三、探討的問題改進(jìn)型產(chǎn)品：集成電路布圖、含有計(jì)算機(jī)軟件的制造設(shè)備、印刷電路板（1）印刷電路板能否獲取專利保護(hù)（版權(quán)、外觀設(shè)計(jì)、商業(yè)秘密）？（2）集成電路布圖能否獲取專利保護(hù)（集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例、版權(quán)、商業(yè)秘密）？（3）含有計(jì)算機(jī)軟件的制造設(shè)備能否獲取專利保護(hù)？30（1）印刷電路板能否獲取專利保護(hù)（版權(quán)、外觀、商業(yè)秘密）？申請文件如何表述