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半導體工藝與技術范文第1篇

[關鍵詞]工藝原理 器件模擬與仿真 微電子技術

[中圖分類號] G420 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）11-0112-03

0引言

西安郵電大學微電子科學與工程專業(yè)源于原計算機系的微電子學專業(yè)，2005年開始招收第一屆本科生，專業(yè)方向設置偏向于集成電路設計。2013年，根據(jù)教育部《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2012年）》的專業(yè)設置，將微電子學專業(yè)更名為微電子科學與工程專業(yè)。2009年至今，該專業(yè)累計培養(yǎng)本科畢業(yè)生6屆。根據(jù)歷年應屆畢業(yè)生就業(yè)情況和研究生報考方向，我們發(fā)現(xiàn)半導體工藝方向人數(shù)比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。另外，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中西部地區(qū)半導體行業(yè)的投資力度也越來越大，例如韓國三星電子有限公司、西安愛立信分公司等落戶西安，半導體人才需求日益增加。

根據(jù)2014年，微電子科學與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位，設置出半導體工藝、集成電路設計兩大課程體系，可實現(xiàn)半導體工藝、集成電路設計和集成電路應用人才的個性化培養(yǎng)。半導體工藝課程體系除設置固體物理、半導體物理學、半導體器件物理等專業(yè)基礎課程外，還包含集成電路工藝原理、器件模擬與仿真、集成電路制造與測試和半導體工藝實習等專業(yè)課程。本課程體系是微電子技術領域人才培養(yǎng)的核心，旨在培養(yǎng)學生掌握集成電路制造的工藝原理、工藝流程以及實踐操作的能力，同時也是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質應用型人才的關鍵。

因此，整合集成電路工藝原理與實踐課程體系的教學內容，充分利用微電子技術實驗教學中心現(xiàn)有的硬件環(huán)境和優(yōu)勢資源，加強軟件設施，例如實踐教學具體組織實施方案及考核機制的建設，構建內容健全、結構合理的集成電路工藝原理與實踐課程體系，對微電子科學與工程專業(yè)及相關專業(yè)的人才，尤其是半導體工藝人才培養(yǎng)的落實和發(fā)展具有重要意義。

一、面臨的主要問題和解決措施

（一）教學面臨的主要問題

課程體系是高等學校人才培養(yǎng)的主要載體，是教育思想和教育觀念付諸實踐的橋梁。集成電路工藝原理與實踐課程體系注重理論教學與實踐教學的緊密結合，不僅讓學生充分了解、掌握集成電路制造的基本原理和工藝技術，而且逐步加強學生半導體技術生產(chǎn)實踐能力的培養(yǎng)。然而，該課程體系相關實踐環(huán)境建設與運行維護耗費巨大，致使大多數(shù)高等院校在該課程體系的教學上僅局限于課堂教學，無法做到理論與實踐相結合。

為解決這一問題，學校經(jīng)過多方調研考察、洽談協(xié)商，與北京微電子技術研究所進行校企合作，建立了半導體工藝聯(lián)合實驗室。通過中省共建項目和其他項目對半導體工藝聯(lián)合實驗室進一步建設、完善，為微電子科學與工程專業(yè)及相關專業(yè)本科生提供了良好的工藝實踐平臺。然而，在實際教學過程中，專業(yè)課程內容不能模塊化、系統(tǒng)化，理論教學與實踐教學嚴重脫鉤，工程型師資人員匱乏，教學效果不理想。因此，對集成電路工藝原理與實踐課程體系進行深化改革與探索，可謂任重而道遠。

（二）主要的解決措施

1.課程體系整合優(yōu)化

集成電路工藝原理與實踐課程體系服務于半導體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要。本課程體系以集成電路工藝原理、器件模擬與仿真和工藝實踐為主線，將集成電路工藝原理、半導體器件模擬與仿真、集成電路封裝與測試、新型材料器件課程設計和半導體工藝實習等課程內容進行整合，明確每門課程、知識的相互關系、地位和作用，找到課程內容的銜接點，讓每一門課程都發(fā)揮承上啟下的作用，保證半導體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質量要求。在此基礎上，設置半導體材料、半導體功率器件、納米電子材料與器件等專業(yè)選修課，培養(yǎng)學生的興趣、愛好和特長，以滿足個性化培養(yǎng)需要。

為解決微電子科學與工程專業(yè)本科生實踐形式單一、綜合程度不高導致解決實際問題的應用能力不足等現(xiàn)象，集成電路工藝原理與實踐課程體系在力求理論教學與實踐教學有機融合的基礎上，設置微電子學基礎實驗、半導體器件模擬仿真、半導體工藝實習以及新型材料器件課程設計等實踐課程，形成由簡單到綜合、由綜合到創(chuàng)新的遞階實踐教學層次。通過獨立設課實驗、課程設計、科研訓練、生產(chǎn)實習、社會實踐、科技活動和畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)達到預期的效果。同時，注重課程形式的綜合化、科研化，提高綜合性、設計性實驗比例，使實踐課程與理論課程并行推進，貫穿整個人才培養(yǎng)過程。

2.考核體系的完善

考核體系總體上包括理論課程考核體系和實踐課程考核體系。目前，理論考核體系已基本成熟。然而，長期以來，我國教育領域由于實踐教學成本高、經(jīng)費得不到保障，所以考核主體對實踐環(huán)節(jié)考核的積極性不高、重視程度不夠，導致考核制度不完善。集成電路工藝原理與實踐課程體系在不斷完善理論教學考核體系的同時，尤其注重實踐教學體系的改革。將教學實驗項目的實驗過程、工藝參數(shù)和器件性能等列為考核的過程。兼顧定性與定量相結合、過程與結果相結合、課內與課外相結合、考核與考評相結合的原則，不斷完善實踐教學的考核體系，形成以學生為中心的適應學生能力培養(yǎng)和鼓勵探索的多元實踐教學考核體系。該體系能全面、準確地反映學生的應用能力和實際技能，激發(fā)學生的學習動力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，促進人才培養(yǎng)質量和水平的提高。

3.教學團隊構建

根據(jù)集成電路工藝原理與實踐課程體系對高素質應用型人才培養(yǎng)的需要，本教學團隊秉承“以老帶新”的傳統(tǒng)，為青年教師配備老教授或資深教授作為指導教師。在日常教學過程中，由老教師對年輕教師進行業(yè)務指導，負責教學質量的監(jiān)控與授課經(jīng)驗的傳授。在老教師的“傳、幫、帶”和示范表率作用下，青年教師間互相聽課、交流教學心得，定期組織教學競賽，體現(xiàn)以人為本，強調德才兼?zhèn)?，營造青年教師良好的教與學氛圍。同時，課程體系團隊積極為任課教師創(chuàng)造條件，加大隊伍培養(yǎng)建設，鼓勵教師走出去，了解企業(yè)的運作模式，提高自身的業(yè)務能力。目前，已有多位教師到企業(yè)參觀交流、參加各種業(yè)務能力培訓，取得了多種職業(yè)資格認證，教師的業(yè)務能力和水平得到大幅提升。

西安郵電大學經(jīng)過多年建設和培養(yǎng)，形成了一支結構合理、師資雄厚的教學團隊，具有高學歷化、年輕化和工程化的特點。本課程體系現(xiàn)擁有任課教師15名，其中具有博士學位的教師7名，副高以上職稱的教師8名，40歲以下的教師占課程組教師總數(shù)的60%，具有工程實踐經(jīng)驗的教師占課程組教師總數(shù)的40%。

4.實驗環(huán)境的優(yōu)化

實驗環(huán)境是實踐教學和科學研究的關鍵性場所。根據(jù)微電子科學與工程專業(yè)半導體工藝、集成電路兩大課程體系對人才培養(yǎng)的需要，微電子技術實驗教學中心下設微電子學實驗教學部和集成電路實驗教學部，共計占地約1300平方米。微電子學實驗教學部下設微電子學基礎實驗室、半導體工藝仿真實驗室、半導體工藝實驗室、微 / 納材料器件實驗室、材料器件分析實驗室。微電子學基礎實驗室，擁有霍爾效應、高頻晶體管測試儀、四探針測試儀等常規(guī)設備，可實現(xiàn)微電子學專業(yè)基礎實驗。半導體工藝仿真實驗室，配置Silvaco、ISE和EDA等專業(yè)仿真軟件，可實現(xiàn)半導體器件工藝參數(shù)和性能的仿真。半導體工藝實驗室擁有雙管氧化擴散爐、光刻機、LP-CVD、離子束刻蝕機、磁控濺射臺、高溫快速退火和激光劃片等設備，可實現(xiàn)半導體工藝生產(chǎn)。微 / 納材料器件實驗室設計專業(yè)，配備排風、有害氣體報警系統(tǒng)，擁有氣氛熱處理程控高溫爐、納米球磨機、高壓反應釜等設備，可實現(xiàn)多種納米材料器件的制備。材料器件分析實驗室，擁有吉時利4200-SCS半導體特性分析系統(tǒng)、太陽能模擬器和化學工作站等設備，可完成新型材料器件的測試分析。

通過實踐教學資源配置、環(huán)境優(yōu)化，實現(xiàn)了實驗教學中心的整體規(guī)劃和布局;針對大型貴重精密設備配備專業(yè)操作人員，進行定期的維護和保養(yǎng);制定大型設備的操作流程和規(guī)范，保證實踐教學的順利實施。實驗平臺的建設，將為相關專業(yè)的本科生、研究生和教師在實踐教學、科研方面搭建一個良好的學術平臺。

二、改革的特色和預期成果

（一）改革的特色

1.校內實驗平臺的優(yōu)化

集成電路工藝原理與實踐課程體系的構建，使專業(yè)培養(yǎng)方向定位更加明確、教學內容更加明了。尤其是在教學形式上，從教學內容整合、考核體系制定、教學團隊形成和實驗環(huán)境優(yōu)化等進行了多方位、多角度的改革探索。圍繞集成電路工藝原理、半導體器件模擬與仿真和半導體工藝生產(chǎn)實踐教學內容為主線，保證半導體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質量要求;利用選修課實現(xiàn)學生專業(yè)個性化培養(yǎng)。通過合理設置理論課程與實踐課程比例、課內課程與課外課程比例，可有效地控制教學內容的穩(wěn)定性、機動性，推進課程內容的重組與融合。同時，引領學生獨立思考、主動探索，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和提高學生解決實際問題的能力。

2.校企合作實驗平臺的構建

在校內實踐教學的基礎上，微電子技術實驗教學中心先后與西安芯派電子科技有限公司、西安西谷微電子有限責任公司等微電子器件及測試公司建立了良好的交流合作關系。這些關系的建立，可使微電子科學與工程專業(yè)的學生在校外公司，例如在西安芯派電子科技有限公司進行半導體器件再流焊工藝的實習。校內外互補的工藝實踐體系構件，使學生不僅掌握集成電路工藝實踐基本知識和原理，更能夠掌握實際行業(yè)內集成電路工藝中需要考慮的系列問題，從而培養(yǎng)了工程的思維方式。

（二）改革的預期成果

1.達到理論與實踐教學的有機融合

理論學習是知識傳遞過程，實踐則是知識吸收過程。實踐環(huán)節(jié)教學能鞏固、加深學生對課堂上所學知識的理解，培養(yǎng)學生的實踐技能。集成電路工藝原理與實踐課程體系，將課程體系教學內容按層次分為半導體工藝原理、器件模擬與仿真和半導體工藝實踐三個主要部分。通過半導體工藝原理的學習，掌握材料器件的基本參數(shù)、性能和制備方法;通過器件模擬與仿真，了解各種制備方法、工藝參數(shù)和器件性能之間的關系;通過半導體工藝實踐，充分調動學生的學習積極性、主動性和創(chuàng)造性，從而有效地加深對理論知識的理解，鍛煉實際動手能力。通過理論和實踐的有機融合，可有效培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

2.實現(xiàn)教學的開放性

集成電路工藝原理與實踐課程體系，在理論教學方面，打破傳統(tǒng)課堂教學的局限性，充分利用現(xiàn)代多媒體技術，實現(xiàn)網(wǎng)絡教學。通過網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，開展互動學習的教學模式。將傳統(tǒng)教學活動如批改作業(yè)、討論答疑和查閱資料等傳到網(wǎng)絡教學系統(tǒng)上;開發(fā)試題庫，建設合理的測試系統(tǒng)。在實踐教學方面，將部分實踐教學環(huán)節(jié)以錄像的形式上傳到網(wǎng)站上供學生學習、參考，部分實驗室實行全天候的開放，學生自主學習、管理。通過興趣小組、創(chuàng)新項目和開放性實驗等多種方式，形成團隊教師定期指導、高年級學生指導低年級學生的滾動機制，激發(fā)學生潛在的學習能力、創(chuàng)新意識，提高學生的學習興趣和實踐動手能力，為我校培養(yǎng)微電子技術領域高素質應用型人才奠定基礎。

三、結語

根據(jù)西安郵電大學2014年微電子科學與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位及社會發(fā)展對半導體人才培養(yǎng)的客觀要求，本文提出集成電路工藝原理與實踐課程體系改革。本課程體系以半導體工藝原理、器件模擬與仿真和半導體工藝實踐為主線，對教學內容進行整合、修訂和完善，保證半導體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和質量要求。根據(jù)現(xiàn)有實驗環(huán)境、實驗設備和優(yōu)勢資源，進行資源優(yōu)化配置，完成微電子技術實驗教學中心的整體規(guī)劃布局。通過師資隊伍的建設、切實可行的實踐教學管理制度的制定，明確任課教師的職責，出臺實踐教學質量考核標準，加強實踐教學環(huán)節(jié)的時效性。通過上述諸要素的相互協(xié)調、配合，實現(xiàn)集成電路工藝原理與實踐課程體系“非加和性”的整體效應，促進微電子技術領域應用型人才培養(yǎng)質量和水平的提高。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 崔穎.高校課程體系的構建研究[J].高教探索，2009（3）：88-90.

[2] 馬穎，范秋芳.美國高等教育管理體制對中國高等教育改革的啟示[J].中國石油大學學報（社會科學版），2014（4）：105-108.

[3] 別敦榮，易夢春.中國高等教育發(fā)展的現(xiàn)實與政策應對[J].清華大學教育研究，2014（1）：11-13.

[4] 王永利，史國棟，龔方紅.淺談工科大學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構建[J].中國高等教育，2010（19）：57-58.

半導體工藝與技術范文第2篇

【關鍵詞】CDIO；半導體制造技術；課程改革；產(chǎn)業(yè)結合

一、工程教育（CDIO）模式

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在國家工業(yè)化信息化進程中，對獨立完整門類齊全的工業(yè)體系的形成與發(fā)展，有著不可替代的作用。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，是以Conceive、Design、Implement、Operate（即構思、設計、實現(xiàn)、運作）一系列從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的產(chǎn)業(yè)周期為載體，讓學生在理論和實踐間過渡，完成自主學習。電子科學與技術專業(yè)是一個典型的工科專業(yè)，工程性和實踐性非常強，希望通過課程學習使得學生具有以下工程核心能力：（1）具有運用數(shù)學、自然科學及工程知識的能力；（2）具有設計與開展實驗，分析與解釋數(shù)據(jù)的能力；（3）具有開展工程實踐所需技術、技巧及使用現(xiàn)代工具的能力；（4）具有設計工程系統(tǒng)、組件或工藝流程的能力；（5）具有項目管理、有效溝通、領域整合與團隊合作的能力；（6）具有發(fā)掘、分析、應用研究成果基于工程教育理念的《半導體制造技術》課程改革潘穎司煒裴雪丹及綜合解決復雜工程問題的能力；（7）培養(yǎng)終身學習的習慣與能力；（8）具有基本工程倫理認知，尊重多元觀點。

二、課程目標與存在的問題

《制造》是面向高校電子科學與技術專業(yè)的一門工程技術核心主干課程。本課程主要介紹半導體工藝流程、關鍵工藝步驟，以及相關領域的新工藝、新設備、新技術，其目標是培養(yǎng)掌握基礎理論，熟悉專業(yè)知識，了解技術前沿，拓展科技視野，并具有一定工藝設計、分析解決實際工藝問題的電子科學與技術領域應用型工程創(chuàng)新人才。隨著電子行業(yè)對半導體器件微型化、高頻率、大功率、可靠性等要求的提高，半導體科學近幾十年的迅猛發(fā)展，《制造》內容也隨之不斷充實，內容繁雜、綜合性強、與實際工藝結合緊密。在這樣的現(xiàn)實情況下，《制造》課程的教學難度越來越大，主要體現(xiàn)在以下幾個方面（1）教學信息量大、課程學時有限，難以合理安排教學進度；（2）工藝設備昂貴，課程實踐需求難以滿足；（3）理論知識抽象，與實際工業(yè)聯(lián)系不緊密，學生的積極性和創(chuàng)造性難以提高；（4）課程考核形式單一，難以全面檢查教學成果。課程教學內容、方法、考核等一系列問題的背后，根本原因是當前《制造》課程的教學模式不盡合理，教學改革勢在必行。

三、課程建設思路

《制造》只有32學時，在有限的課時下，教師要指導學生掌握基礎理論，與實際工業(yè)生產(chǎn)流程相結合，引導學生進行創(chuàng)新性研究，幫助學生將課堂理論知識轉化為電路、版圖、工藝等設計能力?！吨圃臁穬热莘彪s，難度大，實踐實習難以充分實現(xiàn)，需要教師在教學過程中選擇貼合產(chǎn)業(yè)的教材，突出重要知識點，合理分配學時，緊盯產(chǎn)業(yè)發(fā)展和先進工藝，更多的與產(chǎn)業(yè)實際融合，盡可能讓學生接觸實際制造過程，激發(fā)學生學習興趣，提高學習效果?！吨圃臁飞婕皩I(yè)知識面廣（材料、物理、器件、工藝），緊跟技術發(fā)展，用簡單的試卷理論考核學生的學習成果不夠全面，課程考核方面也要打破固有的試卷核，避免學生靠死記硬背來應付考試，采用多元化的考察方式，考察學生的理論基礎掌握、創(chuàng)新思維能力、團隊協(xié)作能力。課外，要盡量給學生創(chuàng)造與產(chǎn)業(yè)接觸的機會。

四、《半導體制造技術》課程建設

1、教材選擇

《制造》與產(chǎn)業(yè)結合緊密，所以我們目前選用電子工業(yè)出版社由MichaelQiurk編著的《半導體制造技術》，該教材的特點是：理論扎實，詳細介紹了半導體材料、半導體物理、半導體器件相關知識點；結合產(chǎn)業(yè)，突出實際工藝詳細介紹了芯片制造中的關鍵工藝——理論、生產(chǎn)過程、工藝設備、質量分析等；緊隨發(fā)展，吸收介紹了深亞微米工藝下的先進技術——槽隔離、平坦化、Cu互聯(lián)等；容易理解，深入淺出，附有大量工藝圖、設備圖、結構圖，直觀形象。

2、教學內容

《制造》課程學時有限，教師在教學過程中需要突出知識重點，授課過程中帶領學生著重學習重點章節(jié)——材料準備、工藝流程、基本工藝操作、先進技術，對于輔助章節(jié)——化學品、沾污、檢測可以采用簡單介紹、學生課后自主學習的方式進行講授?！吨圃臁废啾扔谄渌娮訉I(yè)基礎課程，最大的特點是產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，教材內容更新速度遠遠落后，所以授課教師需要密切關注產(chǎn)業(yè)發(fā)展，了解新工藝、新技術、新設備，讓學生的知識跟隨產(chǎn)業(yè)變化。

3、教學方法

課程教授過程中，希望增加學生的參與度和積極性，同時提高學生的團隊協(xié)作能力，所以采用傳統(tǒng)集中授課與小組作業(yè)相結合的模式。在集中授課過程中也要注意調動學生積極性，可以采用如下方式：（1）采用啟發(fā)式教學，以先導課程為基礎，引導學生積極思考；（2）采用問題式教學法，首先提出問題，分析問題的本質，探討解決問題的思路，最后給出解決問題的方法。培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；（3）采用互動式教學法進行教學，注意調動學生學習的積極性，加強教師和學生的眼神交流和語言交流；（4）妥善處理教學中的重點和難點，引導學生學會逐步分解解決難點問題。

4、教學手段

傳統(tǒng)教學一般采用板書授課、作業(yè)考察的方式，展現(xiàn)方式死板，考察不全面，現(xiàn)在可以結合多媒體工具的演示多樣性，完成知識點與實際產(chǎn)業(yè)應用的結合，利用圖像、動畫、視頻等展示和講解復雜的器件結構和工藝過程，給以學生直觀、清楚的展示，提高學生學習興趣，引導學生的工程創(chuàng)新能力。建設課程網(wǎng)絡教學平臺，便于學生獲取最新學習資料，利于教師與學生之間的課后溝通，同時教師可觀察學生自主學習進度，適當提醒。

5、考核模式

課程減少考試比重，關注學生的學習過程，同時增加團隊大作業(yè)，鍛煉學生合作分工、解決問題的能力。

6、課程拓展

利用工藝流程仿真，以及校企合作平臺等方式驗證鞏固課堂學習內容，增加學生與產(chǎn)業(yè)接觸。綜上所述，針對《制造》課程的特點以及現(xiàn)有的教學問題，筆者結合產(chǎn)業(yè)，采用工程教育思路進行教學改進，與傳統(tǒng)模式的對比。

半導體工藝與技術范文第3篇

關鍵詞：微電子半導體制造封裝技術

中圖分類號：TN405文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0070-02

微電子技術作為當今工業(yè)信息社會發(fā)展最快、最重要的技術之一，是電子信息產(chǎn)業(yè)的“心臟”。而微電子技術的重要標志，正是半導體集成電路技術的飛速進步和發(fā)展。多年來，隨著我國對微電子技術的重視和積極布局投入，結合社會良好的創(chuàng)新發(fā)展氛圍，我國的微電子技術得到了迅速的發(fā)展和進步。目前我國自主制造的集成芯片在射頻通信、雷達電子、數(shù)字多媒體處理器中已經(jīng)得到了廣泛應用。但總體來看，我國的核心集成電路基礎元器件的研發(fā)水平、制造能力等還和發(fā)展較早的發(fā)達國家存在一定差距，唯有繼續(xù)積極布局，完善創(chuàng)新體系，才能逐漸與世界先進水平接軌。集成電路技術，主要包括電路設計、制造工藝、封裝檢測幾大技術體系，隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，制造和封裝技術已經(jīng)成為微電子產(chǎn)業(yè)的重要支柱。本文將對微電子技術的制造和封裝技術的發(fā)展和應用進行簡要說明與研究。

1微電子制造技術

集成電路制造工藝主要可以分為材料工藝和半導體工藝。材料工藝包括各種圓片的制備，包括從單晶拉制到外延的多個工藝，傳統(tǒng)Si晶圓制造的主要工藝包括單晶拉制、切片、研磨拋光、外延生長等工序，而GaAs的全離子注入工藝所需要的是拋光好的單晶片（襯底片），不需要外延。半導體工藝總體可以概括為圖形制備、圖形轉移和擴散形成特征區(qū)等三大步。圖形制備是以光刻工藝為主，目前最具代表性的光刻工藝制程是28nm。圖形轉移是將光刻形成的圖形轉移到電路載體，如介質、半導體和金屬中，以實現(xiàn)集成電路的電氣功能。注入或擴散是通過引入外來雜質，在半導體某些區(qū)域實現(xiàn)有效摻雜，形成不同載流子類型或不同濃度分布的結構和功能。

從歷史進程來看，硅和鍺是最早被應用于集成電路制造的半導體材料。隨著半導體材料和微電子制造技術的發(fā)展，以GaAs為代表的第二代半導體材料逐漸被廣泛應用。直到現(xiàn)在第三代半導體材料GaN和SiC已經(jīng)憑借其大功率、寬禁帶等特性在迅速占據(jù)市場。在這三代半導體材料的迭展中，其特征尺寸逐漸由毫米縮小到當前的14納米、7納米水平，而在當前微電子制造技術的持續(xù)發(fā)展中，材料和設備正在成為制造能力提升的決定性因素，包括光刻設備、掩模制造技術設備和光刻膠材料技術等。材料的研發(fā)能力、設備制造和應用能力的提升直接決定著當下和未來微電子制造水平的提升。

總之，推動微電子制造技術發(fā)展的動力來自于應用設計需求和其自身的發(fā)展需要。從長遠看，新材料的出現(xiàn)帶來的優(yōu)越特性，是帶動微電子器件及其制造技術的提升的重要表現(xiàn)形式。較為典型的例子是GaN半導體材料及其器件的技術突破直接推動了藍光和白光LED的誕生，以及高頻大功率器件的迅速發(fā)展。作為微電子器件服務媒介，信息技術的發(fā)展需求依然是微電子制造技術發(fā)展的重要動力。信號的生成、存儲、傳輸和處理等在超高速、高頻、大容量等技術要求下飛速發(fā)展，也會持續(xù)推動微電子制造技術在加工技術、制造能力等方面相應提升。微電子制造技術發(fā)展的第二個主要表現(xiàn)形式是自身能力的提升，其主要來自于制造設備技術、應用能力的迅速發(fā)展和相應配套服務材料技術的同步提升。

2微電子封裝技術

微電子封裝的技術種類很多，按照封裝引腳結構不同可以分為通孔插裝式和表面安裝式。通常來說集成電路封裝技術的發(fā)展可以分為三個階段：第一階段，20世紀70年代，當時微電子封裝技術主要是以引腳插裝型封裝技術為主。第二階段，20世紀80年代，SMT技術逐漸走向成熟，表面安裝技術由于其可適應更短引腳節(jié)距和高密度電路的特點逐漸取代引腳直插技術。第三階段，20世紀90年代，隨著電子技術的不斷發(fā)展以及集成電路技術的不斷進步，對于微電子封裝技術的要求越來越高，促使出現(xiàn)了BGA、CSP、MCM等多種封裝技術。使引腳間距從過去的1.27mm、0.635mm到目前的0.5mm、0.4mm、0.3mm發(fā)展，封裝密度也越來越大，CSP的芯片尺寸與封裝尺寸之比已經(jīng)小于1.2。

目前，元器件尺寸已日益逼近極限。由于受制于設備能力、PCB設計和加工能力等限制，元器件尺寸已經(jīng)很難繼續(xù)縮小。但是在當今信息時代，依然在持續(xù)對電子設備提出更輕薄、高性能的需求。在此動力下，依然推動著微電子封裝繼續(xù)向MCM、SIP、SOC封裝繼續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)IC封裝和板級電路組裝這兩個封裝層次的技術深度融合將是目前發(fā)展的重點方向。

芯片級互聯(lián)技術是電子封裝技術的核心和關鍵。無論是芯片裝連還是電子封裝技術都是在基板上進行操作，因此這些都能夠運用到互聯(lián)的微技術，微互聯(lián)技術是封裝技術的核心，現(xiàn)在的微互聯(lián)技術主要包含以下幾個：引線鍵合技術，是把半導體芯片與電子封裝的外部框架運用一定的手段連接起來的技術，工藝成熟，易于返工，依然是目前應用最廣泛的芯片互連技術；載體自動焊技術，載體自動焊技術可通過帶盤連續(xù)作業(yè)，用聚合物做成相應的引腳，將相應的晶片放入對應的鍵合區(qū)，最后通過熱電極把全部的引線有序地鍵合到位置，載體自動焊技術的主要優(yōu)點是組裝密度高，可互連器件的引腳多，間距小，但設備投資大、生產(chǎn)線長、不易返工等特性限制了該技術的應用。倒裝芯片技術是把芯片直接倒置放在相應的基片上，焊區(qū)能夠放在芯片的任意地方，可大幅提高I/O數(shù)量，提高封裝密度。但凸點制作技術要求高、不能返工等問題也依然有待繼續(xù)研究，芯片倒裝技術是目前和未來最值得研究和應用的芯片互連技術。

總之，微電子封裝技術經(jīng)歷了從通孔插裝式封裝、表面安裝式封裝、窄間距表面安裝焊球陣列封裝、芯片級封裝等發(fā)展階段。目前最廣泛使用的微電子封裝技術是表面安裝封裝和芯片尺寸封裝及其互連技術，隨著電子器件體積繼續(xù)縮小，I/O數(shù)量越來越多，引腳間距越來越密，安裝難度越來越大，同時，在此基礎上，以及高頻高密度電路廣泛應用于航天及其他軍用電子，需要適應的環(huán)境越來越苛刻，封裝技術的可靠性問題也被擺上了新的高度。

半導體工藝與技術范文第4篇

隨著半導體工藝的不斷提升，晶體管越來越小，其溝道長度也逐漸變小，漏電流成了棘手的難題，人們一度懷疑摩爾定律的有效性。然而，3D晶體管的出現(xiàn)，有效地解決了漏電流的問題，使晶體管的性能大大提升。前不久，Altera和Intel簽署協(xié)議將采用Intel的14nm3D晶體管（Intel稱三柵極技術）開發(fā)下一代高性能FPGA，從而使FPGA從目前的平面晶體管工藝進入到三柵極的3D晶體管時代。

Altera公司國際市場部總監(jiān)李儉介紹，之所以采用三柵極這種全新的晶體管架構，主要是基于三方面的好處。第一個是漏電流非常小，這主要是由于三柵極晶體管的接觸面非常大，從而有效解決了半導體工藝中的短管道效應，降低漏電流；第二個好處是，同樣的能耗情況下，性能大大提升；第三個好處是，采用三柵極的技術，晶體管本身的尺寸非常小，從而使芯片的密度可以做到很高。李儉指出，與20nm制程下的FPGA相比，采用14nm三柵極技術后，F(xiàn)PGA的性能和容量將提升4-5倍。例如，在目前工藝下，由于功耗的原因，F(xiàn)PGA的工作頻率只能達到400MHz左右，而采用14nm三柵極技術后，將很容易達到1.3GHz。

在半導體領域，由于對高性能和高集成度的追求，CPU和FPGA是最勇于嘗試新工藝，并不斷推動半導體新工藝制程發(fā)展的兩類產(chǎn)品。兩年前，Intel宣布在其22nm產(chǎn)品中引入三柵極技術設計，如今，基于22nm三柵極技術的CPU已經(jīng)量產(chǎn)，并出貨超過1億個。之所以選擇與Intel合作代工，是因為Altera的評估認為“在多家代工企業(yè)的3D晶體管技術上，英特爾的技術在晶體管尺寸和量產(chǎn)時間上最具優(yōu)勢”，顯然，作為Intel的第二代三柵極技術，14nm工藝可以保證未來FPGA的性能和量產(chǎn)。另外，除了半導體工藝技術外，整體的生態(tài)系統(tǒng)也很重要，而Intel多年來一直致力于生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)，與多家合作伙伴在設計工具、設計標準、封裝等方面展開合作，建成了完善的生態(tài)系統(tǒng)。李儉指出，這個完善的生態(tài)系統(tǒng)使得Altera跟Intel的合作能夠更好更快地順利地把下一代產(chǎn)品投放到市場。

其實，和Altera一樣，另一家FPGA公司Achronix也已采用Intel的三柵極技術設計FPGA，并且前不久剛剛推出了樣片，只不過該公司采用的是Intel的第一代22nm三柵極技術。據(jù)Achronix介紹，其采用Intel22nm三柵極技術制造的FPGA功耗是目前市場上同類器件的一半，它能幫助用戶的高帶寬解決方案降低一半成本。相比FPGA領導廠商Altera來說，Achronix只是一個小公司，在行業(yè)中還名不見經(jīng)傳，但是從這一大一小兩家公司的選擇可以看出，三柵極晶體管技術對于高性能FPGA將是主流選擇。

按照Altera的計劃，將在今年年底基于14nm三柵極技術的新產(chǎn)品詳細信息，新產(chǎn)品主要面向光通信、無線通信等需要超高性能FPGA的應用領域。

半導體工藝與技術范文第5篇

功率模塊焊接和連接的最新技術水平是空白的使用一一半導體底面與頂層基材和鋁（A）粗線互連的無鉛焊接工藝。由于設計靈活性大、實現(xiàn)自動化的程序簡單，鋁線綁定現(xiàn)在己成為頂層互連的首選。遺憾的是，由于眾所周知的生命周期局限的原因，鋁粗線焊接成了眾多設計的瓶頸。過去，利用燒結帶或編織帶提出了一些關于芯片頂層觸點的解決方案對于1C或存儲產(chǎn)品而言，作為粗金（Au）線的替代品，銅（Cu）線綁定具有較高的適配率。還強烈希望采用較大直徑的電線作為鋁線的替代品，并提出了此課題的有關事項PM。銅線綁定保持了當前鋁線綁定法的設計靈活性和工藝靈活性，但是粗銅線要求頂層金屬化整體更加牢固，以防止功率半導體在粘合焊盤的作用下出現(xiàn)芯片裂紋和結構損壞。很多功率半導體制造廠正在著手解決這一問題。本文提出的連接方法的主要優(yōu)勢之一是這種方法可使用粗銅線綁定，無需改變半導體頂層金屬化。因此，半導體制造廠可依靠現(xiàn)有的工藝技術和既定的金屬化，在前端和后端／封裝材料之間留出分隔線。于是，高可靠性功率模塊完全有可能實現(xiàn)較快的上市時間。銀燒結是一種成熟的功率半導體焊接和連接技術，｜｜J靠性很高，要求使用常見的金屬化表面。例如NiAu、Pd或Ag，這些表面都很常用，大多數(shù)制造廠有售。

2綁定和焊接技術

2．1低壓燒結。低壓燒結接受用于生產(chǎn)整流器功率模塊，采用這種技術，功率模塊質量更好，熱工特性、機械特性和電氣特性優(yōu)良。燒結時需要在焊接件之間涂銀膏。燒結過程中，施加壓力產(chǎn)生一層密實的銀層，連接可靠。燒結過程中，當銀膏中的銀顆粒和有機物促使擴散力增加時，可減小施加的壓力。據(jù)報道，當前的燒結工藝可在40MPa以下的壓力水平完成｜6im。減小壓力可生產(chǎn)不同規(guī)格的模塊，從而增加設計靈活性，便于利用批量生產(chǎn)技術。2．2粗銅線綁定。銅線綁定是電力電子產(chǎn)品總成的大電流互連最看好的技術之一。與鋁線綁定相比，銅線綁定布局靈活性高、質量過程成熟，正因為這兩條原因，加快了銅線綁定的研發(fā)。與鋁材相比，電線粘合互連采用銅質材料，有兩大好處：（1）電流能力增加37％：（2）銅的熱傳導率好（比鋁的熱傳導率高達80％）。2．3丹佛斯粘合緩沖板技術（DBB）。丹佛斯粘合緩沖板技術（DBB）由燒結在金屬半導體頂層金屬化表面上的薄銅箔組成，如圖1所示。此外，替換半導體底面接口與DBC基體的凸點瓦連時，也可采用相同的燒結技術。圖1燒結DBB銀和銅線綁定熱堆棧的橫截面設計DBB吋，其尺寸要保證熱機械優(yōu)化，以減小由于CTE不匹配而引起的機械應力。除了銅線綁定期間可吸收能量和保護晶片的特性外，DBB還具有很多熱特性和電氣特性優(yōu)勢。采用DBB后，半導體內出現(xiàn)均勻的電流密度分配。由于豎向電流流動得到改善，無需在半導體上采用針腳式粘合。此部分將進一步介紹標準整流器模塊和第2部分所述方法制成的相同模塊之間的直接比較結果。

3結果

3．1熱模擬。為了證明新封裝技術的性能，我們使用熱模擬軟件FlowEFD，對不同的設計方案進行了研宄。為了便于對結果進行比較，所有方案都采用相同的條件。圖2顯示的是FEM模擬的邊界條件。圖2第一糢擬部分和第二糢擬部分的邊界條件DBB的附加熱能力對Zth曲線有積極影響，W為它能儲存短熱能脈沖。圖3所示的是不同變型（VI？V5）不同時間（l〇ms、100ms、1000ms）的熱阻抗。在燒結的DBB變型（V5）中，10ms的Zth比標準焊機技術（VI）低大于22％。另外，DBB的熱能力對Rth沒有負面影響，因為它未在熱源（晶片）和熱沉之間的傳熱路徑上。3．2可靠性。從以前的標準焊接模塊、燒結模塊和編織帶模塊試驗中得出比較數(shù)據(jù)W。功申循環(huán)結果如閣4所示。丹佛斯標準整流器模塊約有40000個循環(huán)，而采川鋁線的燒結模塊約有70000個循環(huán)。DBB模塊至少有600000個循環(huán)，比丹佛斯標準模塊好約15倍，比行業(yè)標準好約60倍mi。

4結論

引入丹佛斯焊接緩沖板（DBB）技術，可采用粗銅線綁定，完全與可靠性高的銀燒結工藝兼容。結果是功率模塊整體十分牢固，耐久性是同類標準模塊的至少15倍，是行業(yè)標準的60倍。使用丹佛斯焊接緩沖板，半導體采用粗銅線綁定后，現(xiàn)在可制作出新一代功率模塊，其主要益處如下：（1）芯片上可綁定粗銅線。（2）增加Zth的附加熱能力，而不增加Rth。（3）銅線采用特別的冷卻方式，生命周期更長或電流密度更大。（4）硅片和DBC基體之間采用燒結技術，可延長使用壽命。（5）適用于所有常見的芯片頂層金屬化。采用新技術，還可縮短上市時間，最大好處是對現(xiàn)有已成熟并值得信賴的制造方式的影響很小。