半导体技术的发展历程

1半导体技术的发展概况电学部唐跃强tangyueqiang@2012.022主要内容一、半导体技术的发展二、半导体技术的热点三、探讨的问题3

半导体领域广义的说是与半导体有关的领域，涉及半导体材料、半导体材料的制备、半导体器件、半导体器件的制造工艺、半导体器件的应用、半导体器件的测量等等。其分类号：H01L、H05K、G06、H01S。一、半导体技术的发展4半导体器件的零部件例如有：将引线框架、引线键合或焊料凸点、安装架、安装容器、散热装置、密封层、封装树脂层等；有机及无机材料半导体器件；半导体器件的制造设备及工艺。产品种类：分立器件：二极管、晶体管、晶闸管、太阳能电池、压电器件、发光器件、单电子器件等；集成电路（布图）例如有：集成的晶体管、MOS、CMOS、DRAM、SRAM、ROM、EPROM、EEPROM、SOC等；5二、半导体技术的热点

1、纳米技术；

2、太阳能电池技术（光电）；

3、LED技术（OLED技术，电光）；

4、FinFET技术。6

2、太阳能电池技术；（1）单晶硅太阳能电池目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24％，单晶硅太阳能电池一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。（2）多晶硅太阳能电池多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12％左右。（3）非晶硅太阳能电池非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，目前国际先进水平为10％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。

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2、太阳能电池技术

4）化合物半导体太阳电池

a)硫化镉太阳能电池；

b)砷化镓太阳能电池；

c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池，光电转化率为18％)82、太阳能电池技术（5）染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池（DSC）主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I-。DSC与传统的太阳电池相比有以下一些优势（附图FTO导电玻璃上的ZnO纳米片SEM图）a)寿命长：使用寿命可达15-20年；b)结构简单、生产工艺简单，易于制造；c)生产成本较低。

1991年由瑞士洛桑联邦理工学院首次发表了染料敏化电池的原型，其光电转换效率达到7.1%~7.9%。92、太阳能电池技术；从太阳能电池芯片的结构的角度进行分类，太阳能电池专利技术可以分为PN结、PIN结、肖特基结、异质结、MIS结、超晶格能带结构和能带渐变结构。（1）PN结结构：PN结结构的最早专利申请始于1965年。（2）PIN结结构，最早专利申请始于1955年。102、太阳能电池技术；（3）异质结结构：最早专利申请始于1956年（4）肖特基结结构：专利申请始于1966年112、太阳能电池技术；（5）MIS结结构专利申请始于1971年（6）超晶格能带结构专利申请始于1982年（7）能带渐变结构最早专利申请始于1977年124、FinFET技术(1)Lowk介质材料的背蚀工艺(ILD)13Lowk介质材料1415(2)Highk介质材料16Highk介质材料材料要求:高介电常数热稳定性界面质量易于处理可靠性17Highk介质材料SiO2 3.9Si3N4/SiO2stack 5-6Si3N4 7Al2O3 10ZrSiOy,HfSiOx,LaSiOx 10-20ZrO2,HfO2,La2O3,Y2O3 15-30crystalPr2O3 3018Highk介质材料淀积方法：MOCVDPVD(溅射,蒸发)ALE(原子层淀积)MBE19Highk介质材料

ALD(原子层淀积)20Highk介质材料21Highk介质材料22(3)FinFET23FinFET优点：尺寸(L<10nm,20nm)低功耗最佳阈值电压(60mV/decade)24FinFET25FinFET-制造26FinFET-制造2728FinFET快闪存储器7:浮栅9:控制栅极11:栅氧化物12:栅电极13:半导体区14:源/漏29三、探讨的问题改进型产品：集成电路布图、含有计算机软件的制造设备、印刷电路板（1）印刷电路板能否获取专利保护（版权、外观设计、商业秘密）？（2）集成电路布图能否获取专利保护（集成电路布图设计保护条例、版权、商业秘密）？（3）含有计算机软件的制造设备能否获取专利保护？30（1）印刷电路板能否获取专利保护（版权、外观、商业秘密）？申请文件如何表述