半导体工艺与技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇半导体工艺与技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

半导体工艺与技术范文第1篇

[关键词]工艺原理 器件模拟与仿真 微电子技术

[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）11-0112-03

0引言

西安邮电大学微电子科学与工程专业源于原计算机系的微电子学专业，2005年开始招收第一届本科生，专业方向设置偏向于集成电路设计。2013年，根据教育部《普通高等学校本科专业目录（2012年）》的专业设置，将微电子学专业更名为微电子科学与工程专业。2009年至今，该专业累计培养本科毕业生6届。根据历年应届毕业生就业情况和研究生报考方向，我们发现半导体工艺方向人数比重呈现逐年上升的趋势。另外，随着我国经济的快速发展，中西部地区半导体行业的投资力度也越来越大，例如韩国三星电子有限公司、西安爱立信分公司等落户西安，半导体人才需求日益增加。

根据2014年，微电子科学与工程专业新一轮培养方案的定位，设置出半导体工艺、集成电路设计两大课程体系，可实现半导体工艺、集成电路设计和集成电路应用人才的个性化培养。半导体工艺课程体系除设置固体物理、半导体物理学、半导体器件物理等专业基础课程外，还包含集成电路工艺原理、器件模拟与仿真、集成电路制造与测试和半导体工艺实习等专业课程。本课程体系是微电子技术领域人才培养的核心，旨在培养学生掌握集成电路制造的工艺原理、工艺流程以及实践操作的能力，同时也是培养具有创新意识的高素质应用型人才的关键。

因此，整合集成电路工艺原理与实践课程体系的教学内容，充分利用微电子技术实验教学中心现有的硬件环境和优势资源，加强软件设施，例如实践教学具体组织实施方案及考核机制的建设，构建内容健全、结构合理的集成电路工艺原理与实践课程体系，对微电子科学与工程专业及相关专业的人才，尤其是半导体工艺人才培养的落实和发展具有重要意义。

一、面临的主要问题和解决措施

（一）教学面临的主要问题

课程体系是高等学校人才培养的主要载体，是教育思想和教育观念付诸实践的桥梁。集成电路工艺原理与实践课程体系注重理论教学与实践教学的紧密结合，不仅让学生充分了解、掌握集成电路制造的基本原理和工艺技术，而且逐步加强学生半导体技术生产实践能力的培养。然而，该课程体系相关实践环境建设与运行维护耗费巨大，致使大多数高等院校在该课程体系的教学上仅局限于课堂教学，无法做到理论与实践相结合。

为解决这一问题，学校经过多方调研考察、洽谈协商，与北京微电子技术研究所进行校企合作，建立了半导体工艺联合实验室。通过中省共建项目和其他项目对半导体工艺联合实验室进一步建设、完善，为微电子科学与工程专业及相关专业本科生提供了良好的工艺实践平台。然而，在实际教学过程中，专业课程内容不能模块化、系统化，理论教学与实践教学严重脱钩，工程型师资人员匮乏，教学效果不理想。因此，对集成电路工艺原理与实践课程体系进行深化改革与探索，可谓任重而道远。

（二）主要的解决措施

1.课程体系整合优化

集成电路工艺原理与实践课程体系服务于半导体产业快速发展对人才培养的需要。本课程体系以集成电路工艺原理、器件模拟与仿真和工艺实践为主线，将集成电路工艺原理、半导体器件模拟与仿真、集成电路封装与测试、新型材料器件课程设计和半导体工艺实习等课程内容进行整合，明确每门课程、知识的相互关系、地位和作用，找到课程内容的衔接点，让每一门课程都发挥承上启下的作用，保证半导体人才培养的基本规格和基本质量要求。在此基础上，设置半导体材料、半导体功率器件、纳米电子材料与器件等专业选修课，培养学生的兴趣、爱好和特长，以满足个性化培养需要。

为解决微电子科学与工程专业本科生实践形式单一、综合程度不高导致解决实际问题的应用能力不足等现象，集成电路工艺原理与实践课程体系在力求理论教学与实践教学有机融合的基础上，设置微电子学基础实验、半导体器件模拟仿真、半导体工艺实习以及新型材料器件课程设计等实践课程，形成由简单到综合、由综合到创新的递阶实践教学层次。通过独立设课实验、课程设计、科研训练、生产实习、社会实践、科技活动和毕业设计等实践环节达到预期的效果。同时，注重课程形式的综合化、科研化，提高综合性、设计性实验比例，使实践课程与理论课程并行推进，贯穿整个人才培养过程。

2.考核体系的完善

考核体系总体上包括理论课程考核体系和实践课程考核体系。目前，理论考核体系已基本成熟。然而，长期以来，我国教育领域由于实践教学成本高、经费得不到保障，所以考核主体对实践环节考核的积极性不高、重视程度不够，导致考核制度不完善。集成电路工艺原理与实践课程体系在不断完善理论教学考核体系的同时，尤其注重实践教学体系的改革。将教学实验项目的实验过程、工艺参数和器件性能等列为考核的过程。兼顾定性与定量相结合、过程与结果相结合、课内与课外相结合、考核与考评相结合的原则，不断完善实践教学的考核体系，形成以学生为中心的适应学生能力培养和鼓励探索的多元实践教学考核体系。该体系能全面、准确地反映学生的应用能力和实际技能，激发学生的学习动力、创新思维和创新精神，促进人才培养质量和水平的提高。

3.教学团队构建

根据集成电路工艺原理与实践课程体系对高素质应用型人才培养的需要，本教学团队秉承“以老带新”的传统，为青年教师配备老教授或资深教授作为指导教师。在日常教学过程中，由老教师对年轻教师进行业务指导，负责教学质量的监控与授课经验的传授。在老教师的“传、帮、带”和示范表率作用下，青年教师间互相听课、交流教学心得，定期组织教学竞赛，体现以人为本，强调德才兼备，营造青年教师良好的教与学氛围。同时，课程体系团队积极为任课教师创造条件，加大队伍培养建设，鼓励教师走出去，了解企业的运作模式，提高自身的业务能力。目前，已有多位教师到企业参观交流、参加各种业务能力培训，取得了多种职业资格认证，教师的业务能力和水平得到大幅提升。

西安邮电大学经过多年建设和培养，形成了一支结构合理、师资雄厚的教学团队，具有高学历化、年轻化和工程化的特点。本课程体系现拥有任课教师15名，其中具有博士学位的教师7名，副高以上职称的教师8名，40岁以下的教师占课程组教师总数的60%，具有工程实践经验的教师占课程组教师总数的40%。

4.实验环境的优化

实验环境是实践教学和科学研究的关键性场所。根据微电子科学与工程专业半导体工艺、集成电路两大课程体系对人才培养的需要，微电子技术实验教学中心下设微电子学实验教学部和集成电路实验教学部，共计占地约1300平方米。微电子学实验教学部下设微电子学基础实验室、半导体工艺仿真实验室、半导体工艺实验室、微 / 纳材料器件实验室、材料器件分析实验室。微电子学基础实验室，拥有霍尔效应、高频晶体管测试仪、四探针测试仪等常规设备，可实现微电子学专业基础实验。半导体工艺仿真实验室，配置Silvaco、ISE和EDA等专业仿真软件，可实现半导体器件工艺参数和性能的仿真。半导体工艺实验室拥有双管氧化扩散炉、光刻机、LP-CVD、离子束刻蚀机、磁控溅射台、高温快速退火和激光划片等设备，可实现半导体工艺生产。微 / 纳材料器件实验室设计专业，配备排风、有害气体报警系统，拥有气氛热处理程控高温炉、纳米球磨机、高压反应釜等设备，可实现多种纳米材料器件的制备。材料器件分析实验室，拥有吉时利4200-SCS半导体特性分析系统、太阳能模拟器和化学工作站等设备，可完成新型材料器件的测试分析。

通过实践教学资源配置、环境优化，实现了实验教学中心的整体规划和布局;针对大型贵重精密设备配备专业操作人员，进行定期的维护和保养;制定大型设备的操作流程和规范，保证实践教学的顺利实施。实验平台的建设，将为相关专业的本科生、研究生和教师在实践教学、科研方面搭建一个良好的学术平台。

二、改革的特色和预期成果

（一）改革的特色

1.校内实验平台的优化

集成电路工艺原理与实践课程体系的构建，使专业培养方向定位更加明确、教学内容更加明了。尤其是在教学形式上，从教学内容整合、考核体系制定、教学团队形成和实验环境优化等进行了多方位、多角度的改革探索。围绕集成电路工艺原理、半导体器件模拟与仿真和半导体工艺生产实践教学内容为主线，保证半导体人才培养的基本规格和基本质量要求;利用选修课实现学生专业个性化培养。通过合理设置理论课程与实践课程比例、课内课程与课外课程比例，可有效地控制教学内容的稳定性、机动性，推进课程内容的重组与融合。同时，引领学生独立思考、主动探索，激发学生的创新意识和提高学生解决实际问题的能力。

2.校企合作实验平台的构建

在校内实践教学的基础上，微电子技术实验教学中心先后与西安芯派电子科技有限公司、西安西谷微电子有限责任公司等微电子器件及测试公司建立了良好的交流合作关系。这些关系的建立，可使微电子科学与工程专业的学生在校外公司，例如在西安芯派电子科技有限公司进行半导体器件再流焊工艺的实习。校内外互补的工艺实践体系构件，使学生不仅掌握集成电路工艺实践基本知识和原理，更能够掌握实际行业内集成电路工艺中需要考虑的系列问题，从而培养了工程的思维方式。

（二）改革的预期成果

1.达到理论与实践教学的有机融合

理论学习是知识传递过程，实践则是知识吸收过程。实践环节教学能巩固、加深学生对课堂上所学知识的理解，培养学生的实践技能。集成电路工艺原理与实践课程体系，将课程体系教学内容按层次分为半导体工艺原理、器件模拟与仿真和半导体工艺实践三个主要部分。通过半导体工艺原理的学习，掌握材料器件的基本参数、性能和制备方法;通过器件模拟与仿真，了解各种制备方法、工艺参数和器件性能之间的关系;通过半导体工艺实践，充分调动学生的学习积极性、主动性和创造性，从而有效地加深对理论知识的理解，锻炼实际动手能力。通过理论和实践的有机融合，可有效培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

2.实现教学的开放性

集成电路工艺原理与实践课程体系，在理论教学方面，打破传统课堂教学的局限性，充分利用现代多媒体技术，实现网络教学。通过网络教学系统，开展互动学习的教学模式。将传统教学活动如批改作业、讨论答疑和查阅资料等传到网络教学系统上;开发试题库，建设合理的测试系统。在实践教学方面，将部分实践教学环节以录像的形式上传到网站上供学生学习、参考，部分实验室实行全天候的开放，学生自主学习、管理。通过兴趣小组、创新项目和开放性实验等多种方式，形成团队教师定期指导、高年级学生指导低年级学生的滚动机制，激发学生潜在的学习能力、创新意识，提高学生的学习兴趣和实践动手能力，为我校培养微电子技术领域高素质应用型人才奠定基础。

三、结语

根据西安邮电大学2014年微电子科学与工程专业新一轮培养方案的定位及社会发展对半导体人才培养的客观要求，本文提出集成电路工艺原理与实践课程体系改革。本课程体系以半导体工艺原理、器件模拟与仿真和半导体工艺实践为主线，对教学内容进行整合、修订和完善，保证半导体人才培养的基本规格和质量要求。根据现有实验环境、实验设备和优势资源，进行资源优化配置，完成微电子技术实验教学中心的整体规划布局。通过师资队伍的建设、切实可行的实践教学管理制度的制定，明确任课教师的职责，出台实践教学质量考核标准，加强实践教学环节的时效性。通过上述诸要素的相互协调、配合，实现集成电路工艺原理与实践课程体系“非加和性”的整体效应，促进微电子技术领域应用型人才培养质量和水平的提高。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 崔颖.高校课程体系的构建研究[J].高教探索，2009（3）：88-90.

[2] 马颖，范秋芳.美国高等教育管理体制对中国高等教育改革的启示[J].中国石油大学学报（社会科学版），2014（4）：105-108.

[3] 别敦荣，易梦春.中国高等教育发展的现实与政策应对[J].清华大学教育研究，2014（1）：11-13.

[4] 王永利，史国栋，龚方红.浅谈工科大学生实践创新能力培养体系的构建[J].中国高等教育，2010（19）：57-58.

半导体工艺与技术范文第2篇

【关键词】CDIO；半导体制造技术；课程改革；产业结合

一、工程教育（CDIO）模式

工程教育是我国高等教育的重要组成部分，在国家工业化信息化进程中，对独立完整门类齐全的工业体系的形成与发展，有着不可替代的作用。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是以Conceive、Design、Implement、Operate（即构思、设计、实现、运作）一系列从产品研发到产品运行的产业周期为载体，让学生在理论和实践间过渡，完成自主学习。电子科学与技术专业是一个典型的工科专业，工程性和实践性非常强，希望通过课程学习使得学生具有以下工程核心能力：（1）具有运用数学、自然科学及工程知识的能力；（2）具有设计与开展实验，分析与解释数据的能力；（3）具有开展工程实践所需技术、技巧及使用现代工具的能力；（4）具有设计工程系统、组件或工艺流程的能力；（5）具有项目管理、有效沟通、领域整合与团队合作的能力；（6）具有发掘、分析、应用研究成果基于工程教育理念的《半导体制造技术》课程改革潘颖司炜裴雪丹及综合解决复杂工程问题的能力；（7）培养终身学习的习惯与能力；（8）具有基本工程伦理认知，尊重多元观点。

二、课程目标与存在的问题

《制造》是面向高校电子科学与技术专业的一门工程技术核心主干课程。本课程主要介绍半导体工艺流程、关键工艺步骤，以及相关领域的新工艺、新设备、新技术，其目标是培养掌握基础理论，熟悉专业知识，了解技术前沿，拓展科技视野，并具有一定工艺设计、分析解决实际工艺问题的电子科学与技术领域应用型工程创新人才。随着电子行业对半导体器件微型化、高频率、大功率、可靠性等要求的提高，半导体科学近几十年的迅猛发展，《制造》内容也随之不断充实，内容繁杂、综合性强、与实际工艺结合紧密。在这样的现实情况下，《制造》课程的教学难度越来越大，主要体现在以下几个方面（1）教学信息量大、课程学时有限，难以合理安排教学进度；（2）工艺设备昂贵，课程实践需求难以满足；（3）理论知识抽象，与实际工业联系不紧密，学生的积极性和创造性难以提高；（4）课程考核形式单一，难以全面检查教学成果。课程教学内容、方法、考核等一系列问题的背后，根本原因是当前《制造》课程的教学模式不尽合理，教学改革势在必行。

三、课程建设思路

《制造》只有32学时，在有限的课时下，教师要指导学生掌握基础理论，与实际工业生产流程相结合，引导学生进行创新性研究，帮助学生将课堂理论知识转化为电路、版图、工艺等设计能力。《制造》内容繁杂，难度大，实践实习难以充分实现，需要教师在教学过程中选择贴合产业的教材，突出重要知识点，合理分配学时，紧盯产业发展和先进工艺，更多的与产业实际融合，尽可能让学生接触实际制造过程，激发学生学习兴趣，提高学习效果。《制造》涉及专业知识面广（材料、物理、器件、工艺），紧跟技术发展，用简单的试卷理论考核学生的学习成果不够全面，课程考核方面也要打破固有的试卷核，避免学生靠死记硬背来应付考试，采用多元化的考察方式，考察学生的理论基础掌握、创新思维能力、团队协作能力。课外，要尽量给学生创造与产业接触的机会。

四、《半导体制造技术》课程建设

1、教材选择

《制造》与产业结合紧密，所以我们目前选用电子工业出版社由MichaelQiurk编著的《半导体制造技术》，该教材的特点是：理论扎实，详细介绍了半导体材料、半导体物理、半导体器件相关知识点；结合产业，突出实际工艺详细介绍了芯片制造中的关键工艺——理论、生产过程、工艺设备、质量分析等；紧随发展，吸收介绍了深亚微米工艺下的先进技术——槽隔离、平坦化、Cu互联等；容易理解，深入浅出，附有大量工艺图、设备图、结构图，直观形象。

2、教学内容

《制造》课程学时有限，教师在教学过程中需要突出知识重点，授课过程中带领学生着重学习重点章节——材料准备、工艺流程、基本工艺操作、先进技术，对于辅助章节——化学品、沾污、检测可以采用简单介绍、学生课后自主学习的方式进行讲授。《制造》相比于其他电子专业基础课程，最大的特点是产业发展迅速，教材内容更新速度远远落后，所以授课教师需要密切关注产业发展，了解新工艺、新技术、新设备，让学生的知识跟随产业变化。

3、教学方法

课程教授过程中，希望增加学生的参与度和积极性，同时提高学生的团队协作能力，所以采用传统集中授课与小组作业相结合的模式。在集中授课过程中也要注意调动学生积极性，可以采用如下方式：（1）采用启发式教学，以先导课程为基础，引导学生积极思考；（2）采用问题式教学法，首先提出问题，分析问题的本质，探讨解决问题的思路，最后给出解决问题的方法。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；（3）采用互动式教学法进行教学，注意调动学生学习的积极性，加强教师和学生的眼神交流和语言交流；（4）妥善处理教学中的重点和难点，引导学生学会逐步分解解决难点问题。

4、教学手段

传统教学一般采用板书授课、作业考察的方式，展现方式死板，考察不全面，现在可以结合多媒体工具的演示多样性，完成知识点与实际产业应用的结合，利用图像、动画、视频等展示和讲解复杂的器件结构和工艺过程，给以学生直观、清楚的展示，提高学生学习兴趣，引导学生的工程创新能力。建设课程网络教学平台，便于学生获取最新学习资料，利于教师与学生之间的课后沟通，同时教师可观察学生自主学习进度，适当提醒。

5、考核模式

课程减少考试比重，关注学生的学习过程，同时增加团队大作业，锻炼学生合作分工、解决问题的能力。

6、课程拓展

利用工艺流程仿真，以及校企合作平台等方式验证巩固课堂学习内容，增加学生与产业接触。综上所述，针对《制造》课程的特点以及现有的教学问题，笔者结合产业，采用工程教育思路进行教学改进，与传统模式的对比。

半导体工艺与技术范文第3篇

关键词：微电子半导体制造封装技术

中图分类号：TN405文献标识码：A文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0070-02

微电子技术作为当今工业信息社会发展最快、最重要的技术之一，是电子信息产业的“心脏”。而微电子技术的重要标志，正是半导体集成电路技术的飞速进步和发展。多年来，随着我国对微电子技术的重视和积极布局投入，结合社会良好的创新发展氛围，我国的微电子技术得到了迅速的发展和进步。目前我国自主制造的集成芯片在射频通信、雷达电子、数字多媒体处理器中已经得到了广泛应用。但总体来看，我国的核心集成电路基础元器件的研发水平、制造能力等还和发展较早的发达国家存在一定差距，唯有继续积极布局，完善创新体系，才能逐渐与世界先进水平接轨。集成电路技术，主要包括电路设计、制造工艺、封装检测几大技术体系，随着集成电路产业的深入发展，制造和封装技术已经成为微电子产业的重要支柱。本文将对微电子技术的制造和封装技术的发展和应用进行简要说明与研究。

1微电子制造技术

集成电路制造工艺主要可以分为材料工艺和半导体工艺。材料工艺包括各种圆片的制备，包括从单晶拉制到外延的多个工艺，传统Si晶圆制造的主要工艺包括单晶拉制、切片、研磨抛光、外延生长等工序，而GaAs的全离子注入工艺所需要的是抛光好的单晶片（衬底片），不需要外延。半导体工艺总体可以概括为图形制备、图形转移和扩散形成特征区等三大步。图形制备是以光刻工艺为主，目前最具代表性的光刻工艺制程是28nm。图形转移是将光刻形成的图形转移到电路载体，如介质、半导体和金属中，以实现集成电路的电气功能。注入或扩散是通过引入外来杂质，在半导体某些区域实现有效掺杂，形成不同载流子类型或不同浓度分布的结构和功能。

从历史进程来看，硅和锗是最早被应用于集成电路制造的半导体材料。随着半导体材料和微电子制造技术的发展，以GaAs为代表的第二代半导体材料逐渐被广泛应用。直到现在第三代半导体材料GaN和SiC已经凭借其大功率、宽禁带等特性在迅速占据市场。在这三代半导体材料的迭展中，其特征尺寸逐渐由毫米缩小到当前的14纳米、7纳米水平，而在当前微电子制造技术的持续发展中，材料和设备正在成为制造能力提升的决定性因素，包括光刻设备、掩模制造技术设备和光刻胶材料技术等。材料的研发能力、设备制造和应用能力的提升直接决定着当下和未来微电子制造水平的提升。

总之，推动微电子制造技术发展的动力来自于应用设计需求和其自身的发展需要。从长远看，新材料的出现带来的优越特性，是帶动微电子器件及其制造技术的提升的重要表现形式。较为典型的例子是GaN半导体材料及其器件的技术突破直接推动了蓝光和白光LED的诞生，以及高频大功率器件的迅速发展。作为微电子器件服务媒介，信息技术的发展需求依然是微电子制造技术发展的重要动力。信号的生成、存储、传输和处理等在超高速、高频、大容量等技术要求下飞速发展，也会持续推动微电子制造技术在加工技术、制造能力等方面相应提升。微电子制造技术发展的第二个主要表现形式是自身能力的提升，其主要来自于制造设备技术、应用能力的迅速发展和相应配套服务材料技术的同步提升。

2微电子封装技术

微电子封装的技术种类很多，按照封装引脚结构不同可以分为通孔插装式和表面安装式。通常来说集成电路封装技术的发展可以分为三个阶段：第一阶段，20世纪70年代，当时微电子封装技术主要是以引脚插装型封装技术为主。第二阶段，20世纪80年代，SMT技术逐渐走向成熟，表面安装技术由于其可适应更短引脚节距和高密度电路的特点逐渐取代引脚直插技术。第三阶段，20世纪90年代，随着电子技术的不断发展以及集成电路技术的不断进步，对于微电子封装技术的要求越来越高，促使出现了BGA、CSP、MCM等多种封装技术。使引脚间距从过去的1.27mm、0.635mm到目前的0.5mm、0.4mm、0.3mm发展，封装密度也越来越大，CSP的芯片尺寸与封装尺寸之比已经小于1.2。

目前，元器件尺寸已日益逼近极限。由于受制于设备能力、PCB设计和加工能力等限制，元器件尺寸已经很难继续缩小。但是在當今信息时代，依然在持续对电子设备提出更轻薄、高性能的需求。在此动力下，依然推动着微电子封装继续向MCM、SIP、SOC封装继续发展，实现IC封装和板级电路组装这两个封装层次的技术深度融合将是目前发展的重点方向。

芯片级互联技术是电子封装技术的核心和关键。无论是芯片装连还是电子封装技术都是在基板上进行操作，因此这些都能够运用到互联的微技术，微互联技术是封装技术的核心，现在的微互联技术主要包含以下几个：引线键合技术，是把半导体芯片与电子封装的外部框架运用一定的手段连接起来的技术，工艺成熟，易于返工，依然是目前应用最广泛的芯片互连技术；载体自动焊技术，载体自动焊技术可通过带盘连续作业，用聚合物做成相应的引脚，将相应的晶片放入对应的键合区，最后通过热电极把全部的引线有序地键合到位置，载体自动焊技术的主要优点是组装密度高，可互连器件的引脚多，间距小，但设备投资大、生产线长、不易返工等特性限制了该技术的应用。倒装芯片技术是把芯片直接倒置放在相应的基片上，焊区能够放在芯片的任意地方，可大幅提高I/O数量，提高封装密度。但凸点制作技术要求高、不能返工等问题也依然有待继续研究，芯片倒装技术是目前和未来最值得研究和应用的芯片互连技术。

总之，微电子封装技术经历了从通孔插装式封装、表面安装式封装、窄间距表面安装焊球阵列封装、芯片级封装等发展阶段。目前最广泛使用的微电子封装技术是表面安装封装和芯片尺寸封装及其互连技术，随着电子器件体积继续缩小，I/O数量越来越多，引脚间距越来越密，安装难度越来越大，同时，在此基础上，以及高频高密度电路广泛应用于航天及其他军用电子，需要适应的环境越来越苛刻，封装技术的可靠性问题也被摆上了新的高度。

半导体工艺与技术范文第4篇

随着半导体工艺的不断提升，晶体管越来越小，其沟道长度也逐渐变小，漏电流成了棘手的难题，人们一度怀疑摩尔定律的有效性。然而，3D晶体管的出现，有效地解决了漏电流的问题，使晶体管的性能大大提升。前不久，Altera和Intel签署协议将采用Intel的14nm3D晶体管（Intel称三栅极技术）开发下一代高性能FPGA，从而使FPGA从目前的平面晶体管工艺进入到三栅极的3D晶体管时代。

Altera公司国际市场部总监李俭介绍，之所以采用三栅极这种全新的晶体管架构，主要是基于三方面的好处。第一个是漏电流非常小，这主要是由于三栅极晶体管的接触面非常大，从而有效解决了半导体工艺中的短管道效应，降低漏电流；第二个好处是，同样的能耗情况下，性能大大提升；第三个好处是，采用三栅极的技术，晶体管本身的尺寸非常小，从而使芯片的密度可以做到很高。李俭指出，与20nm制程下的FPGA相比，采用14nm三栅极技术后，FPGA的性能和容量将提升4-5倍。例如，在目前工艺下，由于功耗的原因，FPGA的工作频率只能达到400MHz左右，而采用14nm三栅极技术后，将很容易达到1.3GHz。

在半导体领域，由于对高性能和高集成度的追求，CPU和FPGA是最勇于尝试新工艺，并不断推动半导体新工艺制程发展的两类产品。两年前，Intel宣布在其22nm产品中引入三栅极技术设计，如今，基于22nm三栅极技术的CPU已经量产，并出货超过1亿个。之所以选择与Intel合作代工，是因为Altera的评估认为“在多家代工企业的3D晶体管技术上，英特尔的技术在晶体管尺寸和量产时间上最具优势”，显然，作为Intel的第二代三栅极技术，14nm工艺可以保证未来FPGA的性能和量产。另外，除了半导体工艺技术外，整体的生态系统也很重要，而Intel多年来一直致力于生态系统的开发，与多家合作伙伴在设计工具、设计标准、封装等方面展开合作，建成了完善的生态系统。李俭指出，这个完善的生态系统使得Altera跟Intel的合作能够更好更快地顺利地把下一代产品投放到市场。

其实，和Altera一样，另一家FPGA公司Achronix也已采用Intel的三栅极技术设计FPGA，并且前不久刚刚推出了样片，只不过该公司采用的是Intel的第一代22nm三栅极技术。据Achronix介绍，其采用Intel22nm三栅极技术制造的FPGA功耗是目前市场上同类器件的一半，它能帮助用户的高带宽解决方案降低一半成本。相比FPGA领导厂商Altera来说，Achronix只是一个小公司，在行业中还名不见经传，但是从这一大一小两家公司的选择可以看出，三栅极晶体管技术对于高性能FPGA将是主流选择。

按照Altera的计划，将在今年年底基于14nm三栅极技术的新产品详细信息，新产品主要面向光通信、无线通信等需要超高性能FPGA的应用领域。

半导体工艺与技术范文第5篇

功率模块焊接和连接的最新技术水平是空白的使用一一半导体底面与顶层基材和铝（A）粗线互连的无铅焊接工艺。由于设计灵活性大、实现自动化的程序简单，铝线绑定现在己成为顶层互连的首选。遗憾的是，由于众所周知的生命周期局限的原因，铝粗线焊接成了众多设计的瓶颈。过去，利用烧结带或编织带提出了一些关于芯片顶层触点的解决方案对于1C或存储产品而言，作为粗金（Au）线的替代品，铜（Cu）线绑定具有较高的适配率。还强烈希望采用较大直径的电线作为铝线的替代品，并提出了此课题的有关事项PM。铜线绑定保持了当前铝线绑定法的设计灵活性和工艺灵活性，但是粗铜线要求顶层金属化整体更加牢固，以防止功率半导体在粘合焊盘的作用下出现芯片裂纹和结构损坏。很多功率半导体制造厂正在着手解决这一问题。本文提出的连接方法的主要优势之一是这种方法可使用粗铜线绑定，无需改变半导体顶层金属化。因此，半导体制造厂可依靠现有的工艺技术和既定的金属化，在前端和后端／封装材料之间留出分隔线。于是，高可靠性功率模块完全有可能实现较快的上市时间。银烧结是一种成熟的功率半导体焊接和连接技术，｜｜J靠性很高，要求使用常见的金属化表面。例如NiAu、Pd或Ag，这些表面都很常用，大多数制造厂有售。

2绑定和焊接技术

2．1低压烧结。低压烧结接受用于生产整流器功率模块，采用这种技术，功率模块质量更好，热工特性、机械特性和电气特性优良。烧结时需要在焊接件之间涂银膏。烧结过程中，施加压力产生一层密实的银层，连接可靠。烧结过程中，当银膏中的银颗粒和有机物促使扩散力增加时，可减小施加的压力。据报道，当前的烧结工艺可在40MPa以下的压力水平完成｜6im。减小压力可生产不同规格的模块，从而增加设计灵活性，便于利用批量生产技术。2．2粗铜线绑定。铜线绑定是电力电子产品总成的大电流互连最看好的技术之一。与铝线绑定相比，铜线绑定布局灵活性高、质量过程成熟，正因为这两条原因，加快了铜线绑定的研发。与铝材相比，电线粘合互连采用铜质材料，有两大好处：（1）电流能力增加37％：（2）铜的热传导率好（比铝的热传导率高达80％）。2．3丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）。丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）由烧结在金属半导体顶层金属化表面上的薄铜箔组成，如图1所示。此外，替换半导体底面接口与DBC基体的凸点瓦连时，也可采用相同的烧结技术。图1烧结DBB银和铜线綁定热堆栈的横截面设计DBB吋，其尺寸要保证热机械优化，以减小由于CTE不匹配而引起的机械应力。除了铜线绑定期间可吸收能量和保护晶片的特性外，DBB还具有很多热特性和电气特性优势。采用DBB后，半导体内出现均匀的电流密度分配。由于竖向电流流动得到改善，无需在半导体上采用针脚式粘合。此部分将进一步介绍标准整流器模块和第2部分所述方法制成的相同模块之间的直接比较结果。

3结果

3．1热模拟。为了证明新封装技术的性能，我们使用热模拟软件FlowEFD，对不同的设计方案进行了研宄。为了便于对结果进行比较，所有方案都采用相同的条件。图2显示的是FEM模拟的边界条件。图2第一糢拟部分和第二糢拟部分的边界条件DBB的附加热能力对Zth曲线有积极影响，W为它能储存短热能脉冲。图3所示的是不同变型（VI？V5）不同时间（l〇ms、100ms、1000ms）的热阻抗。在烧结的DBB变型（V5）中，10ms的Zth比标准焊机技术（VI）低大于22％。另外，DBB的热能力对Rth没有负面影响，因为它未在热源（晶片）和热沉之间的传热路径上。3．2可靠性。从以前的标准焊接模块、烧结模块和编织带模块试验中得出比较数据W。功申循环结果如阁4所示。丹佛斯标准整流器模块约有40000个循环，而采川铝线的烧结模块约有70000个循环。DBB模块至少有600000个循环，比丹佛斯标准模块好约15倍，比行业标准好约60倍mi。

4结论

引入丹佛斯焊接缓冲板（DBB）技术，可采用粗铜线绑定，完全与可靠性高的银烧结工艺兼容。结果是功率模块整体十分牢固，耐久性是同类标准模块的至少15倍，是行业标准的60倍。使用丹佛斯焊接缓冲板，半导体采用粗铜线绑定后，现在可制作出新一代功率模块，其主要益处如下：（1）芯片上可绑定粗铜线。（2）增加Zth的附加热能力，而不增加Rth。（3）铜线采用特别的冷却方式，生命周期更长或电流密度更大。（4）硅片和DBC基体之间采用烧结技术，可延长使用寿命。（5）适用于所有常见的芯片顶层金属化。采用新技术，还可缩短上市时间，最大好处是对现有已成熟并值得信赖的制造方式的影响很小。