導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇半導(dǎo)體工藝與技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

太陽(yáng)電池在工作的過(guò)程中，光電轉(zhuǎn)換效率并不只由本身的材料決定，還受到許多因素如：入射光反射，電極制作過(guò)程中金屬半導(dǎo)體接觸的質(zhì)量，電池柵線遮光率等，這些都會(huì)使電池的效率下降。針對(duì)這些問(wèn)題，本文探討了利用工藝技術(shù)提高光電轉(zhuǎn)換效率的主要途徑。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能電池 工藝技術(shù)

太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率受到許多因素的影響，各子電池材料的搭配生長(zhǎng)很重要，這決定了電池對(duì)光的吸收轉(zhuǎn)換能力。太陽(yáng)電池在工作的過(guò)程中，光電轉(zhuǎn)換效率并不只由本身的材料決定，還受到許多因素的影響。例如，電池表面的入射光反射，電極制作過(guò)程中金屬半導(dǎo)體接觸面積過(guò)大導(dǎo)致少子復(fù)合速度提高，電池柵線遮光等，這些都會(huì)使電池的效率下降。因此，優(yōu)化器件制造后工藝，對(duì)于充分利用太陽(yáng)能，提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率及降低成本具有重要的意義。

針對(duì)以上問(wèn)題，利用工藝技術(shù)提高光電轉(zhuǎn)換效率的途徑主要有：

1 合理設(shè)計(jì)柵線結(jié)構(gòu)

如果柵線寬度較大（通常大于10微米）將造成遮光較大，電池填充因子較低，同時(shí)金屬與半導(dǎo)體接觸面積增大將使表面擴(kuò)散濃度升高，進(jìn)而影響表面鈍化的效果。因此電極柵線的設(shè)計(jì)顯得格外重要，如何使電極線分布廣泛，進(jìn)而快速有效地收集聚光時(shí)產(chǎn)生的高密度光生載流子，同時(shí)盡可能增大電極透光面積、減小電極電阻是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有工藝條件以及預(yù)先設(shè)定的電池參數(shù)（開(kāi)路電壓、短路電流密度、最佳工作點(diǎn)的輸出電壓和輸出電流密度等） 進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理的柵線結(jié)構(gòu)可以將電極金屬層電阻功率損耗，柵線遮擋造成的功率損耗，接觸電阻功率損耗，接觸層橫向電阻功率損耗值降至最低。

2 在電池表面鍍多層減反射膜

減反射膜是利用光在減反射膜的兩側(cè)處反射光存在位相差的干涉原理而達(dá)到減反射效果，可利用菲涅耳公式求得反射率。對(duì)于多層膜系， 通常引入光學(xué)導(dǎo)納的概念來(lái)分析多層光學(xué)薄膜的反射性質(zhì)，將整個(gè)系統(tǒng)等效為一個(gè)單層膜，求出多層膜系的等效菲涅耳系數(shù)，從而求出反射率。膜系的反射率R取決于上面的膜層結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般情況下，垂直入射和入射光的光譜分布是已知的，因此可通過(guò)調(diào)整膜系的層數(shù)m和各層膜的光學(xué)厚度來(lái)得到最小的反射率。

太陽(yáng)光分布在一個(gè)較大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此，對(duì)太陽(yáng)電池要求在一個(gè)較寬的光譜范圍內(nèi)有良好的減反射效果，使更多入射光能進(jìn)入電池。多層減反膜能夠在多個(gè)波長(zhǎng)附近有好的減反射效果，這樣就展寬了具有良好減反射效果的波長(zhǎng)范圍。為搭配具有良好光電轉(zhuǎn)換能力的太陽(yáng)能電池材料，減反射膜材料的選擇必須滿足以下幾個(gè)條件：

（1）適宜的透明范圍，在對(duì)應(yīng)于各太陽(yáng)能電池吸收層材料波段的光吸收系數(shù)最小，盡可能避免光子在進(jìn)入吸收層前被吸收，浪費(fèi)光能；

（2）良好的光學(xué)、化學(xué)穩(wěn)定性，以保證其在高溫聚光條件下或空間極端條件下仍可正常工作；

（3）與窗口層材料結(jié)合以及膜層之間的結(jié)合性能、牢固度好；

（4） 保證膜層之間、膜與窗口層材料之間的折射率相匹配，這需要遵循麥克斯韋電磁方程組和菲涅耳公式進(jìn)行多層膜系光學(xué)性質(zhì)的推演，并不是隨意的材料都可以進(jìn)行組合，選擇最恰當(dāng)?shù)牟牧险凵渎蚀钆洳拍苓_(dá)到最小的反射效果。

滿足以上條件的雙層膜系有很多，如TiO2/Al2O3、TiO2/SiO2、ZnS/MgF2或ZnS/ZnSe等。在地面應(yīng)用中，對(duì)于III-V族級(jí)聯(lián)電池，MgF2與ZnS組合的減反射膜能給出最佳的減反射效果。

今后，高效率電池的材料會(huì)隨著資源開(kāi)發(fā)的加劇越來(lái)越貴，在如何保證轉(zhuǎn)換效率較高的情況下降低材料的成本就顯得尤為重要，盡可能地增加入射光，研發(fā)新型減反射結(jié)構(gòu)也是提升電池效率降低電池成本的一個(gè)有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

詹鋒（1980-），男，廣西壯族自治區(qū)南寧市人。北京師范大學(xué)博士，中國(guó)科學(xué)院博士后，現(xiàn)廣西大學(xué)有色金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地副研究員，研究方向?yàn)橛猩饘傩履茉床牧稀?/p>

篇2

【關(guān)鍵詞】TCAD；ATHENA；半導(dǎo)體工藝；熱氧化

0 引言

半導(dǎo)體熱氧化過(guò)程中，需要使用各種氧化工藝設(shè)備，如臥式氧化爐、立式氧化爐、摻氯氧化爐等。在對(duì)氧化膜參數(shù)和性能測(cè)量時(shí)，也需要使用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)量?jī)x、橢偏儀等儀器。這些設(shè)備儀器價(jià)格昂貴，購(gòu)置和維護(hù)這些設(shè)備的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了學(xué)校的承受能力，導(dǎo)致其中部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)設(shè)。在已經(jīng)開(kāi)設(shè)的部分半導(dǎo)體氧化實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員一般是通過(guò)程序設(shè)定或者儀器操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，屬于外部和宏觀上的觀察，對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果不能直觀分析，往往是只能觀察到部分結(jié)果，無(wú)法得到一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。有些實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備時(shí)間和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，如抽真空時(shí)間、薄膜氧化時(shí)間等過(guò)長(zhǎng)，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)很久，效率低下，學(xué)生也感覺(jué)浪費(fèi)了時(shí)間。另外有的實(shí)驗(yàn)，其過(guò)程簡(jiǎn)單枯燥，實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)被工藝設(shè)備所阻隔，令人感到乏味，降低了學(xué)生的興趣，影響教學(xué)效果。

1 TCAD技術(shù)在熱氧化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在很多的半導(dǎo)體工藝及器件的開(kāi)發(fā)是由計(jì)算機(jī)仿真程序來(lái)完成的。這樣的程序被稱為TCAD。使用TCAD可以有效的縮短研發(fā)成本和研發(fā)周期[1]。此類TCAD軟件種類較多，其中美國(guó)的Silvaco所設(shè)計(jì)的TCAD軟件是最具代表性的工藝及器件仿真軟件。Silvaco提供了TCAD Driven CAD Environment，這一套完整的工具使得物理半導(dǎo)體工藝可以給所有階段的Ic設(shè)計(jì)方法提供強(qiáng)大的動(dòng)力：制程模擬和器件工藝；SPICE Model的生成和開(kāi)發(fā)；interconnect，parasitics的極其精確的描述；physically-based可靠性建模以及傳統(tǒng)的CAD。所有這些功能整合在統(tǒng)一的框架，提供了工程師在完整的設(shè)計(jì)中任何階段中所做更改導(dǎo)致的性能、可靠性等效果直接的反饋[2-3]。

TCAD技術(shù)構(gòu)建的仿真制造系統(tǒng)，由于可以節(jié)約開(kāi)發(fā)時(shí)間，減少開(kāi)發(fā)成本[4]，已經(jīng)在半導(dǎo)體工業(yè)界和科研領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并獲得很大的成功。應(yīng)用TCAD技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有巨大的優(yōu)勢(shì)，可以獲得明顯的成效。首先，利用TCAD技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，所需要的時(shí)間少、速度快[5]。一個(gè)基本熱氧化過(guò)程一般需要幾小時(shí)或更多的時(shí)間，而用軟件模擬一次僅需要幾分鐘。其次，基于程序的仿真流程，命令簡(jiǎn)單，操作易于上手，而且即使出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，也不會(huì)損傷儀器，因此虛擬實(shí)驗(yàn)的管理維護(hù)費(fèi)用可以基本忽略[6]。再次，在實(shí)驗(yàn)前后以及進(jìn)行過(guò)程中，可以隨時(shí)觀察各項(xiàng)數(shù)據(jù)（包括形貌、雜質(zhì)分布、電場(chǎng)分布、電流、電阻等），可以分析每一步操作的中間結(jié)果，從而得到即時(shí)全面的認(rèn)知。

2 半導(dǎo)體熱氧化仿真程序的教學(xué)實(shí)踐

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)

在半導(dǎo)體熱氧化虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)過(guò)程中，我們可以將其設(shè)計(jì)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、也可以設(shè)計(jì)為探究式實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)通過(guò)指定某些特定的工藝步驟和工藝流程，建立起規(guī)定的微電子器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行基礎(chǔ)電學(xué)特性的仿真。這類實(shí)驗(yàn)著重培養(yǎng)學(xué)生軟件操作、程序編寫(xiě)和數(shù)據(jù)處理與輸出等基本技能，并驗(yàn)證課本中的工作原理、變化過(guò)程和結(jié)果，獲得直觀和正確的認(rèn)識(shí)。探究性實(shí)驗(yàn)只指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)和測(cè)量要求，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。此類實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維口引。在具體實(shí)踐中，我們是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)設(shè)的，以后會(huì)進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，并將根據(jù)教學(xué)效果和學(xué)生反饋繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。

2.2 熱氧化厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系的仿真程序

其程序設(shè)計(jì)如下：

go athena

line x loc=0.00 spac=0.01

line x loc=0.6 spac=0.01

line y loc=0.00 spac=0.01

line y loc=0.80 spac=0.01

init silicon

Diffuse time=t temp=T dryo2

extract name="gateoxide" thickness material="SiO～2" x.val=0.3

quit

其中，t表示氧化時(shí)間，T表示氧化溫度。以下表1和表2分別在溫度1000℃和1100℃時(shí)進(jìn)行干法氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)，并分別在不同的時(shí)間下抽取所得氧化層厚度的測(cè)量數(shù)據(jù)。干法氧化實(shí)驗(yàn)所選用的襯底材料為P型硅。

表1 溫度T=1000℃ 干氧化dryo2

表2 溫度T=1100℃ 干氧化dryo2

硅干氧氧化層厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系如上表所示，從表可以看出，在同一溫度下，氧化層厚度隨時(shí)間增加而增加，基本上是均勻增加的。在同一時(shí)間下，溫度越高，氧化層越厚。

可見(jiàn)，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從而擺脫固定的書(shū)本講授內(nèi)容的限制。TCAD技術(shù)的應(yīng)用不僅豐富了半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也使學(xué)生較早地了解半導(dǎo)體工藝流程和半導(dǎo)體器件的TCAD設(shè)計(jì)方式，為學(xué)生以后更好的適應(yīng)工作單位的使用需求打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施中存在的問(wèn)題與解決方案

仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)施過(guò)程中也會(huì)遇到一些問(wèn)題，主要有：

仿真實(shí)驗(yàn)是通過(guò)程序窗口和編寫(xiě)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝操作和器件測(cè)試的，這使得學(xué)生對(duì)實(shí)際的設(shè)備、儀器的使用方法和操作流程沒(méi)有概念，也就是說(shuō)缺少真實(shí)的操作經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題：一方面，可以通過(guò)與普通的半導(dǎo)體氧化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，掌握一般儀器的使用方法；另一方面，也可以利用到工廠參觀和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，觀摩實(shí)際操作流程，加深對(duì)設(shè)備的認(rèn)識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中開(kāi)設(shè)基于TCAD技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)，可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間。虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯佑^察實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及微電子器件內(nèi)部的各種參數(shù)，通過(guò)工藝、結(jié)構(gòu)的變化分析工藝和器件的運(yùn)行機(jī)制和工作原理，與相關(guān)課程的理論教學(xué)密切結(jié)合并能擴(kuò)展和提高，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)課程的理解，增強(qiáng)動(dòng)手能力。合理地安排實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，采用適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題，可以完善微電子專業(yè)教學(xué)體系，提升教學(xué)效果，培養(yǎng)出優(yōu)秀的應(yīng)用型微電子專業(yè)人才。

【參考文獻(xiàn)】

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篇3

技術(shù)從來(lái)沒(méi)有停止它前進(jìn)的腳步: 20世紀(jì)80年代流行的隨身聽(tīng)早己被MP3和MP4取代; 使用膠卷的相機(jī)如今風(fēng)光不在，價(jià)廉物美的數(shù)碼相機(jī)已隨處可見(jiàn); 90年代磚頭式的“大哥大”現(xiàn)在己失去蹤影，取而代之的是更小巧、更漂亮的智能手機(jī)。多功能的手機(jī)已取代計(jì)算器、BP機(jī)、電子表、MP4、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)甚至銀行卡和手持電腦，成為幾乎人人可買得起的多功能電器。這一切在很大程度上要?dú)w功于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步。

計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展也同樣離不開(kāi)半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)核心部分之一CPU的運(yùn)算能力的提高就與半導(dǎo)體制程工藝的進(jìn)步密不可分，因?yàn)樾酒谱鞴に嚨母倪M(jìn)意味著在同樣的材料中可以制造更多的電子元件，意味著CPU的集成度的提高，CPU的功耗也越小。業(yè)界耳熟能詳?shù)亩嗪颂幚砥髌浔澈缶褪?5納米和45納米半導(dǎo)體制程工藝的出現(xiàn)。半導(dǎo)體工藝的最新進(jìn)展是，32納米技術(shù)即將在2009年進(jìn)入實(shí)用，22納米的技術(shù)也在緊鑼密鼓地開(kāi)發(fā)之中。綜觀全球32納米微細(xì)技術(shù)開(kāi)發(fā), 主要有4個(gè)陣營(yíng): 第一陣營(yíng)是英特爾公司，其次是IBM陣營(yíng)，第三是日本公司和基本屬于單打獨(dú)斗的中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電，第四是位于比利時(shí)的歐洲微電子中心IMEC等。

“追求最先進(jìn)”的英特爾公司

英特爾公司的特點(diǎn)是憑借雄厚的研究資金，開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的32納米工藝。

2007年9月英特爾公司領(lǐng)先業(yè)界在《開(kāi)發(fā)者論壇》首次展出了32納米工藝的測(cè)試用硅圓片。該硅圓片用于測(cè)試器件性能和試驗(yàn)新工藝是否合理，其并非實(shí)際的邏輯電路(一般只有生產(chǎn)出可實(shí)用的靜態(tài)SRAM器件之后才能代表工藝基本成熟)。

按照英特爾公司2007年春天的“緊跟節(jié)拍”發(fā)展戰(zhàn)略，2009年他們將推出32納米工藝的微處理器并且投入批量生產(chǎn)。該微處理器開(kāi)發(fā)代號(hào)為Westmere。英特爾公司的特點(diǎn)是憑借雄厚的研究資金，開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的32納米工藝。

2007年，英特爾公布的第一代32納米技術(shù)主要內(nèi)容為高溫下進(jìn)行制作的基于金屬鉿的高介電率絕緣層工藝及金屬柵極技術(shù)。之前已有很多文章介紹，本文不再贅述。

2008年英特爾已開(kāi)發(fā)出了第二代用于32納米工藝的高介電絕緣介質(zhì)/金屬柵極技術(shù)。在業(yè)內(nèi)率先量產(chǎn)高介電絕緣介質(zhì)/金屬柵極的英特爾，研究出在高溫退火后形成柵極的新工藝，避免了高溫對(duì)柵極的影響。采用第二代32納米工藝制造的多核微處理器可集成19億個(gè)晶體管。2008年英特爾的32納米測(cè)試芯片為邏輯集成系統(tǒng)芯片和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）。

參與英特爾研發(fā)的有美國(guó)美光科技公司，他們已共同開(kāi)發(fā)成功采用34納米工藝技術(shù)的多值NAND型閃存。從2008年下半年開(kāi)始量產(chǎn)的產(chǎn)品是容量為32Gbit多值NAND型閃存，可用于SSD（固態(tài)硬盤）。據(jù)美光存儲(chǔ)器部門副總裁Brian Shirley稱，該芯片“在量產(chǎn)產(chǎn)品中是bit密度最高的存儲(chǔ)器”。

“堅(jiān)守傳統(tǒng)工藝”的IBM陣營(yíng)

IBM陣營(yíng)的特點(diǎn)是在基本不改變傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)通用的32納米技術(shù)。

與IBM共同開(kāi)發(fā)32納米節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝技術(shù)的有7家大型半導(dǎo)體公司，包括美國(guó)AMD、美國(guó)飛思卡爾半導(dǎo)體、德國(guó)英飛凌技術(shù)、韓國(guó)三星電子、意法ST微電子、新加坡標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體和日本東芝。日本NEC和日立公司也陸續(xù)加入了這一研發(fā)隊(duì)伍。經(jīng)過(guò)一年多合作開(kāi)發(fā)，2008年IBM陣營(yíng)推出了32納米體硅 CMOS通用制造平臺(tái)“Common Platform”。該通用制造平臺(tái)的工藝采用高介電率柵極絕緣介質(zhì)和金屬柵極。通過(guò)使用高介電率絕緣介質(zhì)材料和金屬柵極，可使器件性能提高約35%，功耗降低約50%。

IBM的工程師使用了“高介電率絕緣介質(zhì)先制柵極”(High-K Gate-First)的新工藝。在柵極工藝中，如果在形成柵極的高溫退火工序之前采用Hing-K/金屬柵極，那么金屬受到高溫的影響，會(huì)導(dǎo)致柵極工作參數(shù)變化，使晶體管特性劣化。IBM陣營(yíng)研究出了節(jié)電型和高速型兩種32納米器件的批量生產(chǎn)技術(shù)，并且能有把握將這些標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)延伸至22納米。IBM陣營(yíng)所開(kāi)發(fā)的工藝力求盡可能采用傳統(tǒng)工藝并且不大幅增加成本。為了降低成本，其節(jié)電型沒(méi)有采用成本稍高的應(yīng)變硅技術(shù)。

IBM的Hing-K/金屬柵可以將低功耗氧化層厚度降低約10埃（1納米為10埃），這樣反型層厚度（Tinv）可以達(dá)到14埃。更薄的柵氧化層厚度提高了性能，可以將柵長(zhǎng)降低到30納米，同時(shí)還可將SRAM的Vmin保持在優(yōu)化的量級(jí)?？梢詫⒔佑|孔靠得更近而不會(huì)出現(xiàn)短路的危險(xiǎn)。

今年4月，IBM宣布可以讓客戶開(kāi)始進(jìn)行32納米芯片的設(shè)計(jì)。從2008年9月開(kāi)始，IBM的32納米通用制造平臺(tái)已正式開(kāi)始“流片”試生產(chǎn)（Shuttle Service），已試制成功SRAM、NOR和NAND閃存以及其他邏輯電路。如采用IBM的32納米低耗電工藝試制出了ARM處理器內(nèi)核“Cortex-M3”。該試制芯片名為“Cassini”，基于通用平臺(tái)的32納米工藝明年5月完成，并將從2009年年底開(kāi)始批量生產(chǎn)。第二次流片計(jì)劃將于2008年12月啟動(dòng)，IBM和它在Fishkill的合作伙伴計(jì)劃在2009 年下半年開(kāi)始進(jìn)行32納米低功耗工藝的量產(chǎn)。

IBM公司和英國(guó)ARM于2008年10月采用IBM陣營(yíng)的體硅 CMOS通用制造平臺(tái)“Common Platform”，共同開(kāi)發(fā)專門用于32納米、28納米工藝的經(jīng)過(guò)優(yōu)化的物理IP（標(biāo)準(zhǔn)單元和Memory Generator等）。他們?cè)谶M(jìn)行32納米、28納米工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，合作完成器件版圖即物理IP的優(yōu)化布局等工作。這樣，可充分發(fā)揮32納米制造工藝的特長(zhǎng)，提高器件的質(zhì)量和可靠性。

ARM的物理IP業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)者――美國(guó)Virage Logic也于2008年10月在美國(guó)了32納米商用物理IP的專用化技術(shù)。

“極力降低成本”的臺(tái)積電

臺(tái)積電的特點(diǎn)是盡量延長(zhǎng)45nm工藝的壽命，以便能最大限度降低代工生產(chǎn)的成本。

臺(tái)積電已開(kāi)發(fā)成功不需要采用高電介質(zhì)柵極絕緣介質(zhì)和金屬柵極的32納米技術(shù)工藝。這種低成本的32納米工藝采用了其45納米工藝中使用的SiON柵極絕緣介質(zhì)。用SiON柵極絕緣介質(zhì)可生產(chǎn)模擬和數(shù)字的集成系統(tǒng)芯片。在此基礎(chǔ)上，2008年10月公布了其28納米的工藝，該工藝有面向低功耗集成系統(tǒng)的SiON柵極絕緣介質(zhì)技術(shù)和面向高功能集成系統(tǒng)的高介電率柵極絕緣介質(zhì)/金屬柵極技術(shù)兩種。低功耗型適用于生產(chǎn)手機(jī)的基帶LSI和應(yīng)用處理器等。與該公司的40納米工藝的低功耗型產(chǎn)品相比，器件的柵極密度為其2倍，工作速度最大可提高50%。器件功耗在工作速度相同的條件下可降低30%～50%。高功能型適用制造微處理器、圖形處理器和FPGA等通用器件。與該公司40納米工藝的高功能型相比，在功耗相同的情況下，器件柵極密度為其2倍，工作速度提高30%以上。參加臺(tái)積電研發(fā)的有與其合作多年的美國(guó)德州儀器公司的工程師。

應(yīng)指出的是，臺(tái)積電開(kāi)發(fā)的SiON柵極絕緣介質(zhì)32納米節(jié)點(diǎn)技術(shù), 相比高介電率柵極絕緣介質(zhì)/金屬柵極工藝，由于可減少柵極電容，從而降低器件功耗。但其缺點(diǎn)是器件漏電流沒(méi)有顯著降低。臺(tái)積電認(rèn)為，面對(duì)更加重視降低運(yùn)行時(shí)功耗的需求（例如手機(jī)等便攜產(chǎn)品），與注重減少漏電流的高介電率柵極絕緣介質(zhì)技術(shù)相比，SiON柵極絕緣介質(zhì)技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。

2008年10月在日本橫浜舉行的技術(shù)研討會(huì)臺(tái)積電宣布, 2010年年初開(kāi)始量產(chǎn)的28納米工藝仍將采用液浸ArF光刻 。

“著眼于批量生產(chǎn)”的日本公司

日本公司的 特點(diǎn)是: 開(kāi)發(fā)出了在更微細(xì)線寬條件下的防漏電的新型電極材料以及防止重疊配線層之間相互影響的層間絕緣材料。

在半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)隊(duì)伍中也有日本公司，限于財(cái)力，它們主要開(kāi)發(fā)32納米節(jié)點(diǎn)的批量生產(chǎn)工藝和關(guān)鍵技術(shù)。

由日本各半導(dǎo)體廠商聯(lián)合出資組成的先進(jìn)集成電路的開(kāi)發(fā)組織Selete（半導(dǎo)體尖端技術(shù)的縮寫(xiě)）已開(kāi)發(fā)成功32納米大規(guī)模集成電路的制造工藝。其要點(diǎn)有三: 一是開(kāi)發(fā)出了在更微細(xì)線寬條件下的防漏電的新型電極材料; 二是開(kāi)發(fā)出防止重疊配線層之間相互影響的層間絕緣材料; 第三，日本早稻田大學(xué)開(kāi)發(fā)了新電極材料, 可加速32納米半導(dǎo)體技術(shù)的實(shí)用化研究。

防漏電的新電極材料是用于控制晶體管柵極的絕緣性能。傳統(tǒng)的晶體管的柵極材料采用的是多晶硅。為了絕緣, 在多晶硅周圍使用了氧化硅。然而隨著器件的微細(xì)化，這會(huì)產(chǎn)生漏電流過(guò)大的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，經(jīng)試用多種材料后，Selete和日立公司確定采用氮化鈦TiN作為柵極。傳統(tǒng)的集成電路由pMOS和nMOS兩種晶體管組成。經(jīng)試測(cè)，TiN對(duì)于這兩種晶體管電路均適用。即采用TiN后，有效地防止了漏電流。

絕緣材料采用了硅酸鉿（Hafnium Silicate）。一般nMOS摻雜MgO，而pMOS摻雜氧化鋁。如果pMOS和nMOS采用相同的金屬柵材料，則可簡(jiǎn)化工藝和降低制造成本。此外，所開(kāi)發(fā)的32納米器件將通、斷電壓降低了0.2伏。由此，可期待該器件適于高速工作。

Selete的層間絕緣材料采用多孔氧化硅（Poraus Silica）。即在氧化硅上分布有無(wú)數(shù)個(gè)直徑約4納米的小孔。該孔為原來(lái)的二分之一。導(dǎo)電率為2.4，滿足了32納米器件的要求。

早稻田大學(xué)和物質(zhì)材料研究研究所合作開(kāi)發(fā)成功了用于32納米半導(dǎo)體的新材料。這種材料由合金和炭組成，其可使器件穩(wěn)定工作并且大幅度降低功耗。

NEC公司了通過(guò)降低層間絕緣膜的介電率（low-k），從而實(shí)現(xiàn)包括層間絕緣膜的任何層都可連續(xù)成膜的32納米工藝的布線技術(shù)。

日本富士通開(kāi)發(fā)出了不使用金屬柵極材料的32納米工藝CMOS技術(shù)，可降低生產(chǎn)成本。

日本松下和瑞薩公司合作，開(kāi)發(fā)32nm量產(chǎn)工藝技術(shù)。它們采用氮化鈦?zhàn)鳛樵诟逰金屬氧化物絕緣層中的電極導(dǎo)電膜。該工藝將用于生產(chǎn)手機(jī)和家電中使用的器件，可減少漏電流，降低器件功耗。

“側(cè)重存儲(chǔ)器”的IMEC陣營(yíng)

IMEC陣營(yíng)的特點(diǎn)是除通用的邏輯器件外，側(cè)重于開(kāi)發(fā)32納米存儲(chǔ)器工藝。

位于比利時(shí)的IMEC陣營(yíng)由十個(gè)核心伙伴組成，他們是: NXP（原飛利浦半導(dǎo)體）、德州儀器、英特爾、意法半導(dǎo)體、英飛凌（原西門子半導(dǎo)體）、奇夢(mèng)達(dá)（Qimonda由英飛凌分拆出，專門生產(chǎn)存儲(chǔ)器）、三星、松下、美光和我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電。此外還有幾個(gè)重要伙伴（日本Elpida、韓國(guó)Hynix與中國(guó)臺(tái)灣力晶）。

2008年1月IMEC陣營(yíng)公布了柵堆疊32納米技術(shù)。它們采用鉿基高介電絕緣介質(zhì)及TaC碳化鉭金屬柵極，顯著提高了平面CMOS的性能。通過(guò)在柵絕緣介質(zhì)及金屬柵極之間增加一薄層帶隙層電介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了較低的閾值電壓。它們?yōu)閜MOS和nMOS分別制造絕緣介質(zhì)上的帶隙層和金屬電極層，通過(guò)追加離子氮化時(shí)的掩膜工序, 將制作pMOS柵極和nMOS柵極的工藝區(qū)別開(kāi)來(lái)。其nMOS中的帶隙層可以是La2O3或Dy2O3。具體方法是，在Dy2O3層的上部設(shè)計(jì)TaCx碳化鉭電極。通過(guò)離子氮化，使TaCx變成功函數(shù)較大的離子氮化碳化鉭TaCxNy。未采用Dy2O3帶隙層時(shí)，碳化鉭TaCx和離子氮化碳化鉭TaCxNy的功函數(shù)分別為4.4和4.8eV，增加帶隙層之后，功函數(shù)則接近4.2和4.9eV。此外，柵堆疊層的激光退火工藝明顯降低了極限柵長(zhǎng)度，增強(qiáng)了對(duì)短溝道效應(yīng)的控制。相同的工藝可望應(yīng)用于22納米的Fin場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。

2008年6月IMEC宣布，他們的32納米先制柵極和后制柵極工藝都獲得了成功。特別是采用先制柵極技術(shù)、軟掩模技術(shù)和濕清洗液，通過(guò)將雙金屬、雙電介質(zhì)絕緣層改變成單金屬、雙電介質(zhì)絕緣層的平面CMOS工藝，將工序數(shù)目由15個(gè)減少到9個(gè)。再加上傳統(tǒng)的應(yīng)力增強(qiáng)技術(shù)，使得nMOS和pMOS晶體管的性能分別提高了16%和11%。結(jié)果使逆變器的遲延時(shí)間由15ps縮短至10ps。由此，除提高器件性能外，還可降低批量生產(chǎn)的成本。

22納米曙光初現(xiàn)

IBM陣營(yíng)的22納米工藝對(duì)傳統(tǒng)芯片工藝并不做大的變動(dòng)。這不僅降低了技術(shù)難度，而且可大幅度減少生產(chǎn)成本。

由于IBM陣營(yíng)集中了全球主要半導(dǎo)體公司，通過(guò)合作在22納米工藝開(kāi)發(fā)上進(jìn)展迅速。2008年8月他們?cè)谌蚴紫攘嗽诿绹?guó)Albany納米技術(shù)研究室試制成功的22納米的SRAM芯片。其工藝技術(shù)有以下七個(gè)特點(diǎn): （1）高介電率柵極絕緣層/金屬柵極: （2）柵極長(zhǎng)度小于25納米的晶體管; （3）薄隔離層; （4）新的離子注入方式; （5）尖端退火技術(shù); （6）超薄硅化物; （7）鑲嵌Cu觸頭。該芯片光刻采用了高數(shù)值孔徑（high- NA）的液浸光刻技術(shù)。

要特別指出的是，與32納米工藝一樣，IBM陣營(yíng)的22納米工藝對(duì)傳統(tǒng)芯片工藝并不做大的變動(dòng)。這不僅降低了技術(shù)難度，而且可大幅度降低生產(chǎn)成本。在此基礎(chǔ)上，底氣十足的IBM陣營(yíng)最近宣布，其在22納米工藝上已領(lǐng)先于英特爾公司。

有關(guān)專家指出，制約芯片微細(xì)工藝進(jìn)展的難點(diǎn)主要是光刻技術(shù)。新一代光刻在技術(shù)上要求高，制造設(shè)備的成本極高，絕大多數(shù)公司無(wú)力單獨(dú)承擔(dān)。而IBM公司的22納米工藝，主要是在光刻上有重大突破。其使用了Mentor Graphics公司計(jì)算縮微光刻技術(shù)，利用現(xiàn)有的縮微光刻工具并通過(guò)大量的并行計(jì)算來(lái)生產(chǎn)，只要將目前的設(shè)備加以改進(jìn)，便可完成22納米芯片的光刻工作。計(jì)算縮微光刻是一種新的技術(shù)思路和嘗試，其核心是利用軟件對(duì)整個(gè)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

筆者認(rèn)為，在此全球金融危機(jī)之刻，IBM等公司在基本采用傳統(tǒng)芯片工藝基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新一代尖端工藝和技術(shù)的思路值得大力提倡。特別是在硬件上暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，充分發(fā)揮軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，軟硬結(jié)合開(kāi)拓新的發(fā)展途徑。IBM等公司的實(shí)踐說(shuō)明，通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手、軟硬結(jié)合，充分發(fā)掘現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)的潛力，可攻克技術(shù)難關(guān)，這是當(dāng)前形勢(shì)下先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)的一條值得推薦的途徑。

鏈接

制程工藝的進(jìn)步

推動(dòng)處理器的升級(jí)

篇4

關(guān)鍵詞：高效率 低成本 單晶N型電池 應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2016）07（b）-0000-00

隨著人類社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步，人與自然的矛盾越來(lái)越突出。尤其在受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)沖擊的今天，能源和環(huán)境問(wèn)題已成為了制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，也受到全社會(huì)的高度重視。哥本哈根氣候會(huì)議使大家進(jìn)一步深切的體會(huì)到能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為刻不容緩的問(wèn)題！尋求低碳經(jīng)濟(jì)之路成為當(dāng)今的必然趨勢(shì)。太陽(yáng)能電池的研究與應(yīng)用越來(lái)越受到世界各國(guó)廣泛的關(guān)注。太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)輻射光通過(guò)半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過(guò)程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”。太陽(yáng)電池加工制作過(guò)程不斷追求產(chǎn)業(yè)化，這就要求電池效率更高，目前，太陽(yáng)能電池的制作有85%以上采用晶體硅作為材料，其中更多的是P型晶體硅材料電池。P型材料中多晶材料和單晶材料的加工過(guò)程多是以化學(xué)方式來(lái)處理表面，通過(guò)擴(kuò)散制結(jié)、對(duì)表面進(jìn)行減反射和鈍化處理，再通過(guò)背場(chǎng)鋁漿印刷和電極制作并燒結(jié)完成全部生產(chǎn)過(guò)程。N型材料應(yīng)用相對(duì)較少，前期除了英利與荷蘭ECN研究所合作開(kāi)發(fā)的技術(shù)外，還有松下公司的HIT（Heterojunction with Intrinsic Layers）技術(shù)和Sunpower的IBC（Interdigitated Back Contacted）技術(shù)，目前實(shí)驗(yàn)室效率均高于20%。隨著技術(shù)的不斷應(yīng)用，目前越來(lái)越多的人已經(jīng)開(kāi)始增加了對(duì)N型基材電池的關(guān)注，N型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有待進(jìn)一步發(fā)展。

1 N型硅材料電池的優(yōu)勢(shì)

半導(dǎo)體中有兩種載流子，即價(jià)帶中的空穴和導(dǎo)帶中的電子，以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱之為N型半導(dǎo)體，與之相對(duì)的，以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。 在N型半導(dǎo)體中，參與導(dǎo)電的主要是帶負(fù)電的電子，這些電子來(lái)自半導(dǎo)體中的施主。凡摻有施主雜質(zhì)或施主數(shù)量多于受主的半導(dǎo)體都是N型半導(dǎo)體。

N型硅材料作為太陽(yáng)能電池的基材相對(duì)于P型材料有幾大優(yōu)勢(shì)：第一，由于N型材料中只有微量的B摻雜，B-O對(duì)的影響會(huì)非常小。P型材料中的B-O對(duì)使得材料的少子壽命降低，從而使高效率電池的制作受到一定的限制[1]； N型材料對(duì)金屬雜質(zhì)例如Fe不像P型材料那么敏感，這就使N型材料對(duì)加工過(guò)程有了更高的容忍度，利于高效電池的制作[2，3]。第二，由于P型基體B-O對(duì)的大量存在和電子對(duì)金屬極強(qiáng)的復(fù)合能力，使得其光致衰減很高；而對(duì)于N型基體，由于其摻雜不同，其B-O對(duì)比P型要少的多，N型基體的少子為空穴，對(duì)金屬的復(fù)合能力也比P型弱。因此其光致衰減低?？傊?，相對(duì)于P型材料，N型材料的電池效率易做到更高，光致衰減更低。

2 N型硅電池結(jié)構(gòu)及工藝過(guò)程簡(jiǎn)介

英利與荷蘭ECN研究所進(jìn)行合作，從2009年開(kāi)始進(jìn)行N型基材新工藝的嘗試，其電池結(jié)構(gòu)以N型基材為中心，正面制備硼擴(kuò)散發(fā)射極，背面制備磷擴(kuò)散的背場(chǎng)，正反兩面均采用氮化硅鈍化。其工藝流程包括：

1、堿制絨：對(duì)硅片表面處理，增加其對(duì)于光的吸收

2、磷硼共擴(kuò)散：形成電池的發(fā)射極和背場(chǎng)

3、周邊刻蝕：實(shí)現(xiàn)邊緣的絕緣

4、化學(xué)處理：對(duì)硅片表面進(jìn)行處理

5、PECVD：形成硅片正背面的減反射膜

6、金屬化：制作金屬電極并實(shí)現(xiàn)接觸

通過(guò)堿制絨對(duì)表面進(jìn)行處理，增加光的吸收；利用磷硼共擴(kuò)散的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射極和背場(chǎng)的制備過(guò)程；通過(guò)刻蝕工藝達(dá)到邊緣絕緣的目的；經(jīng)過(guò)化學(xué)處理對(duì)表面進(jìn)行加工；采用PECVD的方法進(jìn)行鈍化和減反射膜層的制作；金屬化工序，完成電池的電極制作并實(shí)現(xiàn)良好的接觸。目前，英利產(chǎn)線上N型電池的平均效率達(dá)到20%以上。

3基于N型基材更高效電池工藝的開(kāi)發(fā)

通過(guò)對(duì)N型電池基材基礎(chǔ)工藝的研究，查找電池的損失機(jī)制，我們發(fā)現(xiàn)目前的N型基礎(chǔ)工藝存在一些問(wèn)題，主要是電池的正背面復(fù)合較為嚴(yán)重，導(dǎo)致電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到了制約。由于電池前表面和背表面的損失存在，影響了電池的效率提升。

針對(duì)上述情況，我們開(kāi)發(fā)了新型的表面鈍化機(jī)制，通過(guò)增加一層氧化鋁膜層，即采用疊層鈍化膜的機(jī)制，對(duì)電池前表面的損失進(jìn)行補(bǔ)償。

氧化鋁鈍化的機(jī)理是：氧化鋁自身帶有固定的負(fù)電荷，通過(guò)化學(xué)鈍化與場(chǎng)效應(yīng)鈍化的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更好的鈍化效果?；瘜W(xué)鈍化可以減少表面缺陷態(tài)密度；場(chǎng)效應(yīng)鈍化通過(guò)界面處的內(nèi)建電場(chǎng)減少表面附近少數(shù)載流子的濃度。

針對(duì)背表面的損失，我們通過(guò)一種新型的選擇性背場(chǎng)工藝的應(yīng)用，使得背面的損失降低，從而實(shí)現(xiàn)了更高的電池轉(zhuǎn)換效率。其來(lái)源有兩個(gè)方面：一是減少自由載流子的吸收；另一個(gè)是增加背表面的鈍化效果。

新工藝的工藝流程包括：

1、堿制絨：對(duì)硅片表面處理，增加其對(duì)于光的吸收

2、磷硼共擴(kuò)散：形成電池的發(fā)射極和背場(chǎng)

3、周邊刻蝕：實(shí)現(xiàn)邊緣的絕緣

4、選擇性背場(chǎng)制備：對(duì)背表面進(jìn)行優(yōu)化處理

5、化學(xué)處理：對(duì)硅片表面進(jìn)行處理

6、氧化鋁鈍化：對(duì)前表面增強(qiáng)鈍化

7、PECVD：形成硅片正背面的減反射膜

8、金屬化：制作金屬電極并實(shí)現(xiàn)接觸

4實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果及電池片的表征

本實(shí)驗(yàn)樣品是由英利（中國(guó)）能源有限公司生產(chǎn)的磷摻雜N型單晶A等硅片，電阻率為0.7-3.0Ω?cm，尺寸為156×156mm，厚度約為200μm的硅片300片，來(lái)自整棒的頭、中、尾段三個(gè)位置，電阻率1-3歐姆*厘米，按照上述的工藝過(guò)程進(jìn)行電池的制作，較單晶正常工藝增加了選擇性背場(chǎng)工藝和氧化鋁鈍化工藝。經(jīng)過(guò)對(duì)電池工藝流程的優(yōu)化，相對(duì)于傳統(tǒng)工藝而言，開(kāi)路電壓顯著增高，短路電流也明顯提升，填充因子變化不大。電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升了0.5%。

通過(guò)新工藝的引入，電池的開(kāi)路電壓達(dá)到0.654V以上，短路電流達(dá)到9.5A以上，填充因子保證80%以上，電池平均效率為20.5%。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)片和常規(guī)N型工藝的參考片進(jìn)行光譜響應(yīng)的對(duì)比可以看出，增加了選擇性背場(chǎng)工藝和氧化鋁工藝后的電池片，其SR曲線能明顯看出電池的前表面和背表面的光譜響應(yīng)增強(qiáng)了，這就從根本上增加了光的吸收，增強(qiáng)了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

5產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)

新工藝的采用使得電池效率得到大幅提升，平均效率達(dá)到20.5%以上。目前的光伏市場(chǎng)已經(jīng)慢慢向分布式轉(zhuǎn)化，高效率的組件產(chǎn)品可以合理的利用小面積的空間，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到更高可以使得小型系統(tǒng)的空間得到更大的利用。因此，高效低成本的單晶N型電池的利用必然是今后的一大趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]. J. Schmidt et al. 26th IEEE PVSC Anaheim， p13 （1997）

[2]. D. Macdonald and L.J. Geerligs， Appl Phys. Lett. 92， p4061 （2008）

篇5

關(guān)鍵詞：電纜終端 故障分析 防范措施

1 故障情況介紹

某電廠已投運(yùn)了近3年的35kV變電站，于2013年3月5日12時(shí)50左右，電腦綜自系統(tǒng)發(fā)出35kV系統(tǒng)A相接地信號(hào)，B、C相電壓升高接近于線電壓，值調(diào)室人員隨即組織聯(lián)系查找接地故障點(diǎn)。后發(fā)現(xiàn)是桃興一回饋出線路上有故障，正準(zhǔn)備倒開(kāi)該回路負(fù)荷的時(shí)候，配電室內(nèi)發(fā)出一聲巨響，綜自保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出35kV桃魚(yú)二回開(kāi)關(guān)“過(guò)流一段”保護(hù)動(dòng)作跳閘的光字牌信號(hào)，運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)是該開(kāi)關(guān)柜頂部出線套管處的戶內(nèi)B相單芯電纜終端頭絕緣擊穿，產(chǎn)生弧光短路（故障電纜型號(hào)均為26/35

kV-YJLV-1×150交聯(lián)電纜）。下為現(xiàn)場(chǎng)圖像：

由圖可見(jiàn)電纜終端頭擊穿故障點(diǎn)出現(xiàn)在銅屏蔽層半導(dǎo)體層斷口，該斷口處的電場(chǎng)畸變最嚴(yán)重， 熱熔后主絕緣材料流失，銅屏蔽至半導(dǎo)體層之間剝切口的線芯已經(jīng)部分。在電纜絕緣層表面存在放電碳化通道。分析可知，以下原因可能引起電纜終端頭被擊穿：一，銅屏蔽層斷口處留有尖角毛刺，產(chǎn)生放電；二，剝切半導(dǎo)體時(shí)劃傷主絕緣，導(dǎo)致該處絕緣比較薄弱，擊穿電壓過(guò)低，在出現(xiàn)系統(tǒng)接地情況時(shí)電壓過(guò)高，加速了電纜終端絕緣擊穿。

2 具體原因分析

金屬屏蔽斷開(kāi)處是電場(chǎng)畸變最嚴(yán)重的地方，產(chǎn)生電場(chǎng)畸變的原因：屏蔽的切斷處是電纜接頭薄弱的環(huán)節(jié)，容易造成電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大；另外，變電站的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，導(dǎo)致灰塵、氣體等雜質(zhì)不可避免地侵入半導(dǎo)體層與主絕緣表面結(jié)合處，這些雜質(zhì)、氣隙、尖角毛刺等的存在造成固體絕緣介質(zhì)沿面放電。因此，導(dǎo)致冷縮電纜終端頭絕緣被擊穿，在電纜制作工藝方面主要有以下幾點(diǎn)：

2.1 進(jìn)行護(hù)套剝切時(shí)，銅屏蔽層被劃傷，或是剝切銅屏蔽時(shí)，斷口成不規(guī)則圓口，用力不當(dāng)，劃傷半導(dǎo)體層，產(chǎn)生氣隙，增加了斷口處電場(chǎng)的強(qiáng)度，產(chǎn)生放電。

2.2 在剝切電纜半導(dǎo)體層的過(guò)程中，由于用力不當(dāng)，劃傷主絕緣層表面，銅屏蔽和半導(dǎo)體層的斷開(kāi)處處理不到位。

2.3 剝切電纜半導(dǎo)體屏蔽層之后處理不到位，主絕緣層上有半導(dǎo)體殘留，或沒(méi)有用硅脂對(duì)主絕緣及銅屏蔽斷口處進(jìn)行填充處理。

2.4 應(yīng)力管與絕緣屏蔽在安裝時(shí)搭接少于20mm。在運(yùn)行中，由于交聯(lián)電纜內(nèi)應(yīng)力處理不良產(chǎn)生較大收縮，出現(xiàn)氣隙。

雜質(zhì)和氣隙以及水分對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的影響非常大，并且其耐局部放電性能比較差。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜存在的缺陷處容易形成局部電場(chǎng)集中，導(dǎo)致局部放電。另外，運(yùn)行中彎曲變形、冷熱作用等，導(dǎo)致金屬屏蔽層與絕緣層之間產(chǎn)生氣隙，氣隙的局部放電，導(dǎo)致在絕緣內(nèi)部空隙處產(chǎn)生縱深發(fā)展的電樹(shù)枝，使得絕緣老化加快發(fā)生絕緣電擊穿或熱擊穿；同時(shí)如果金屬屏蔽斷口處的尖角毛刺處理不徹底，出現(xiàn)集中的高強(qiáng)電場(chǎng)，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)出現(xiàn)裂紋并產(chǎn)生放電，進(jìn)而形成：電樹(shù)枝引發(fā)局部放電、而局部放電又促進(jìn)電樹(shù)枝的生成與成長(zhǎng)的惡性循環(huán)圈。

綜上所述，嚴(yán)格遵循工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電纜終端頭制作，尤其是在剝切電纜的過(guò)程中，把握持刀的力度顯得尤為重要，需要技術(shù)工人精心操作，如達(dá)不到要求必須返工制作，把好質(zhì)量的驗(yàn)收關(guān)。

3 防范對(duì)策建議

冷縮電纜終端頭制作中，多因施工人員責(zé)任心不強(qiáng)或是技術(shù)工藝了解不夠，導(dǎo)致電纜終端頭在運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)局部放電或電樹(shù)枝放電，最后造成故障發(fā)生，現(xiàn)提出以下防范對(duì)策和注意事項(xiàng)：

3.1 選擇科學(xué)合理的環(huán)境，生產(chǎn)電纜終端頭。生產(chǎn)過(guò)程中保持清潔。剝切電纜后及時(shí)處理，因?yàn)樵诳諝庵斜┞兜臅r(shí)間越長(zhǎng)，被雜質(zhì)侵襲的可能性就越大，最終危害到電纜終端頭的質(zhì)量。

3.2 嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的技術(shù)規(guī)范，附件的尺寸與電纜尺寸配合要符合規(guī)定的要求，進(jìn)行制作時(shí)控制好電纜剝切力度和尺寸，外層剝除時(shí)不能弄傷內(nèi)層的材質(zhì)。

3.3 銅屏蔽層剝切時(shí)，通過(guò)扎帶進(jìn)行固定，避免斷口處出現(xiàn)尖角或毛刺，對(duì)半導(dǎo)體層斷面的處理要到位，確保平整和光滑，并且向絕緣層的過(guò)渡保證光滑。

3.4 剝切完電纜絕緣層后，對(duì)主絕緣層表面通過(guò)細(xì)砂紙進(jìn)行認(rèn)真打磨，保證主絕緣層表面光滑無(wú)刀痕，不存在半導(dǎo)體殘點(diǎn)。采用清洗溶劑從線芯向半導(dǎo)體層方向?qū)^緣層表面進(jìn)行清洗，清洗主絕緣層表面時(shí)嚴(yán)禁使用接觸過(guò)半導(dǎo)體屏蔽層的清洗紙。采用砂紙打磨后，殘留的雜質(zhì)如果清除不干凈、不徹底也會(huì)導(dǎo)致放電，所以對(duì)電纜絕緣半導(dǎo)體層斷口用硅膠進(jìn)行填充排除內(nèi)部氣體，然后按照廠家說(shuō)明書(shū)的工序逐步進(jìn)行制作。

參考文獻(xiàn)：

[1]高振兵，王峰，聶會(huì)軍.冷縮電纜終端頭故障分析[J].寧夏電力，2010（04）.

篇6

關(guān)鍵詞：微電子科學(xué)與工程；專業(yè)教育；培養(yǎng)方案；教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G642

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2236-1879（2018）13-0021-01

引言

近幾年，我國(guó)集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，加之《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》的擬定也為其發(fā)展奠定了一定的發(fā)展方向，最后提出對(duì)芯片、制造以及材料準(zhǔn)備過(guò)程中應(yīng)盡量做到全產(chǎn)業(yè)鏈布局。爭(zhēng)取在20年后達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。作為信息發(fā)展中的一部分基礎(chǔ)內(nèi)容，微電子信息可以說(shuō)是信息發(fā)展的核心內(nèi)容。新形勢(shì)下，微電子制造業(yè)人才供給逐漸平衡，傳統(tǒng)人才教育模式中的問(wèn)題也開(kāi)始逐漸顯露出來(lái)。就當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)來(lái)說(shuō)，在微電子制造業(yè)方面其深度已經(jīng)研究到lOnm之下，半導(dǎo)體的相關(guān)物理效應(yīng)也不斷涌現(xiàn)，其發(fā)展方向不斷朝著量子力學(xué)的方向發(fā)展。但在技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，也必定會(huì)在一定程度上給微電子教育帶來(lái)調(diào)整，如今的教學(xué)應(yīng)當(dāng)將對(duì)人才需求的分析、技術(shù)的發(fā)展作為教育領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

一、微電子科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的不足

（一）忽視實(shí)踐，課程不足。以往的教育模式中，教師往往過(guò)分重視對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)方面的培養(yǎng)，在微電子科學(xué)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐教學(xué)。在理論教學(xué)過(guò)程中摻雜了一些學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，但基本上都是基礎(chǔ)性驗(yàn)證，與企業(yè)所需的實(shí)際能力存在較大偏差。就目前半導(dǎo)體企業(yè)的發(fā)展形式來(lái)說(shuō)，很多半導(dǎo)體制造企業(yè)都需要員工具有一定的半導(dǎo)體生產(chǎn)線實(shí)踐能力，可以進(jìn)行基本操作，熟悉工藝流程。但該技能在教學(xué)過(guò)程中嚴(yán)重缺失，很多的大學(xué)校園也并未給學(xué)生提供良好的實(shí)踐環(huán)境，甚至有些大學(xué)由于學(xué)生人數(shù)眾多，校內(nèi)的實(shí)習(xí)場(chǎng)地不對(duì)本科生開(kāi)放，只有讀研的學(xué)生才有機(jī)會(huì)參與實(shí)踐。導(dǎo)致學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體工藝設(shè)備不夠熟悉，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)習(xí)工作當(dāng)中需要企業(yè)對(duì)其進(jìn)行二次培訓(xùn)才能夠正常參與工作。這便在很大程度上增加了企業(yè)的用人成本，教育效果與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

同時(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及的范圍不廣，與國(guó)外寬口徑、多融合的教學(xué)體系存在很大差距，拓展性較弱，在很大程度上也限制了學(xué)生的就業(yè)面。

（二）再學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方面薄弱，筆者通過(guò)實(shí)際調(diào)查，對(duì)微電子制作企業(yè)進(jìn)行了解發(fā)現(xiàn)，如今大型企業(yè)基本上都對(duì)人才十分重視，基本上都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到人才資源是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)生再學(xué)習(xí)能力是企業(yè)所關(guān)心一項(xiàng)重要技能，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新的重要內(nèi)容。我國(guó)高校當(dāng)前的教育形式來(lái)看，在學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)方面相對(duì)薄弱，基本上都將這部分內(nèi)容融入于各種課程當(dāng)中，利用實(shí)驗(yàn)等方式展開(kāi)培養(yǎng)，培養(yǎng)內(nèi)容不夠集中，效果也不夠顯著。

二、專業(yè)人才培養(yǎng)改進(jìn)措施

（一）提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，發(fā)揮橋梁作用。實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐鍛煉的基礎(chǔ)平臺(tái)，可以給學(xué)生提供良好的實(shí)踐環(huán)境。讓學(xué)生在接觸實(shí)際設(shè)備的同時(shí)對(duì)理論部分有一個(gè)更深的了解。學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)，綜合運(yùn)用微電子工藝知識(shí)，對(duì)半導(dǎo)體的工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，在本校實(shí)驗(yàn)室中對(duì)工藝流程以及器件生產(chǎn)設(shè)備有更多的了解，切實(shí)提高操作實(shí)踐能力。

學(xué)校應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出橋梁作用，與企業(yè)合作，為學(xué)生搭建一個(gè)良好的實(shí)踐平臺(tái)，發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，為微電子專業(yè)的學(xué)生提供一個(gè)更好的實(shí)習(xí)平臺(tái)。并將校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)平臺(tái)充分結(jié)合，形成校內(nèi)外聯(lián)動(dòng)，全面提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

（二）優(yōu)化培養(yǎng)模式，實(shí)行開(kāi)放式教育。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生的能力與學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行充分考慮，制定更加符合學(xué)生發(fā)展的培訓(xùn)策略，并利用差異化的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行測(cè)評(píng)，讓學(xué)生找到自己突破點(diǎn)，提高個(gè)人能力，在課程構(gòu)建方面，考慮學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，采用開(kāi)放式的體系為學(xué)生提供一個(gè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境?？芍贫◣讉€(gè)必須的課程作為必修課，而其他的課程可完全根據(jù)學(xué)生的發(fā)展以及愛(ài)好來(lái)進(jìn)行選擇，進(jìn)行深入研究。

三、微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向

（一）材料的發(fā)展。微電子制造工藝不斷更新、集成度越來(lái)越高，過(guò)去應(yīng)用較廣的硅膠材料已經(jīng)無(wú)法滿足納米器件的應(yīng)用需求，逐漸向氮化鎵等新階段的半導(dǎo)體過(guò)度，在此過(guò)程中，已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了石墨烯、碳納米管、氧化鉿等很多新型的半導(dǎo)體材料。并且量子材料也呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料不同的性質(zhì)。新材料的發(fā)展也在很大程度上行推動(dòng)了新工藝的發(fā)展。所以會(huì)說(shuō)，新材料也是電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

（二）綠色微電子技術(shù)的應(yīng)用。目前，我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，同時(shí)，也存在種種弊端，集成電路的廣泛應(yīng)用給人類生活帶來(lái)方便，但隨著其產(chǎn)量的提高，同時(shí)也增加了功耗，這就要求我們必須加強(qiáng)綠色微電子技術(shù)的應(yīng)用，以降低功耗，而新材料，新工藝的應(yīng)用都會(huì)給發(fā)展綠色微電子技術(shù)帶來(lái)新的方向。

（三）工藝的發(fā)展。微電子材料及器件結(jié)構(gòu)發(fā)展推動(dòng)微電子工藝發(fā)展。納米與量子等各種新型材料的出現(xiàn)，促使半導(dǎo)體工藝的制造思想發(fā)生了嶄新變化。新型器件擁有更復(fù)雜的工藝，3D晶體管柵極對(duì)溝道的控制能力進(jìn)行了相應(yīng)的改善，實(shí)現(xiàn)對(duì)溝道的統(tǒng)籌控制。納米級(jí)圍柵要求半導(dǎo)體新工藝出現(xiàn)。

篇7

作為全球最大閃存廠商之一，三星近日對(duì)外宣布他們開(kāi)發(fā)了一種不需要增大芯片面積，卻能使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量達(dá)到以前2倍的新型閃存。這種新型閃存的設(shè)計(jì)原理是使用單晶硅（一種比較活潑的非金屬元素，摻入磷可制成半導(dǎo)體）的堆疊來(lái)制造一種3D立體結(jié)構(gòu)的芯片，從而制造出基于8層硅片結(jié)構(gòu)的、容量為兆兆的閃存芯片。三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部總裁兼CEO黃昌圭說(shuō)：“隨著3D制造技術(shù)的發(fā)展，閃存時(shí)代的大門將被開(kāi)啟。預(yù)計(jì)到2010年，閃存將全面取代硬盤，成為迷你筆記本電腦的主流配置。它還將圍繞著信息技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)等為新的半導(dǎo)體工業(yè)創(chuàng)造極大的機(jī)會(huì)及動(dòng)力?！?/p>

制程極限催生閃存制造新工藝

同微處理器一樣，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，閃存的制程工藝也在不斷進(jìn)步。在體積減小的同時(shí)，產(chǎn)能卻突飛猛進(jìn)，三星于2006年10月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的60nm產(chǎn)品就比之前的70nm產(chǎn)品在產(chǎn)能方面提高了25%。然而業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，由于芯片本身的物理極限，若仍然使用現(xiàn)有印刷技術(shù)，這種芯片體積持續(xù)縮小的趨勢(shì)只能維持到2009年。三星研發(fā)人員姜滿榮預(yù)言說(shuō)，當(dāng)半導(dǎo)體工藝技術(shù)低于30nm時(shí)，存儲(chǔ)單元的電荷將開(kāi)始變?nèi)酰瑪?shù)據(jù)將會(huì)丟失。于是，三星的研發(fā)人員開(kāi)始尋找其他的既能使用現(xiàn)行的制程技術(shù)，又能增加閃存容量的方法，3D工藝應(yīng)運(yùn)而生。

挑戰(zhàn)一 減小堆疊占用面積

研發(fā)人員用一種高質(zhì)量的單晶硅襯底作為第一層存儲(chǔ)單元，而在這一層的基礎(chǔ)之上，又堆疊了同樣由單晶硅構(gòu)成的第二層。本質(zhì)上來(lái)講，單層閃存（2D平面結(jié)構(gòu)）就像一個(gè)停車場(chǎng)，存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的電子就像停車場(chǎng)里停放的汽車，而加上一層硅晶使數(shù)據(jù)容量增大就像兩層的停車場(chǎng)能夠停更多車輛一樣。但利用3D堆疊工藝來(lái)增加存儲(chǔ)容量仍然有一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校電子工程教授維沃克?蘇伯拉曼尼安指出，這種方法必定使基層上被蓋住的閃存無(wú)法用于存儲(chǔ)。三星面臨的挑戰(zhàn)就是將理論上那部分被蓋住的面積降至最小，就如同在停車場(chǎng)中減少用來(lái)支撐第二層的圓柱的占用面積一樣。

挑戰(zhàn)二 多層硅晶協(xié)調(diào)工作

三星面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，如何使兩層硅晶協(xié)調(diào)工作？由于第二層硅晶的電子特性，每次只能有一個(gè)存儲(chǔ)單元被電擦除，而第一層的存儲(chǔ)單元卻可以實(shí)現(xiàn)大面積的電擦除。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，第二層存儲(chǔ)單元擦除相同數(shù)量數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間是第一層的32倍。姜滿榮說(shuō)，后來(lái)開(kāi)發(fā)者們將第二層硅晶接地，以此來(lái)保證第二層存儲(chǔ)單元同第一層在擦除數(shù)據(jù)方面的速度同步。

成本高、工藝難，新技術(shù)仍需改進(jìn)

篇8

摘要：筆者從幾年的“微電子工藝”教學(xué)實(shí)踐中提出了7點(diǎn)關(guān)于課堂教學(xué)改革方法：布置思考問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)；板書(shū)與多媒體教學(xué)相結(jié)合；現(xiàn)場(chǎng)小實(shí)驗(yàn)和實(shí)物展示；播放實(shí)地拍攝的錄像；理論計(jì)算與工藝模擬相結(jié)合；專題討論以及安排綜合訓(xùn)練任務(wù)。通過(guò)一系列的改革措施，學(xué)生對(duì)這門課程從理論到實(shí)踐都具有比較深刻的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：微電子工藝；課堂教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）49-0212-02

微電子工藝課程是為電子與信息工程學(xué)院電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)設(shè)立的一門必修課。通過(guò)對(duì)本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程及工藝原理有一個(gè)較為完整和系統(tǒng)的概念，并具有一定工藝分析、工藝設(shè)計(jì)以及解決工藝問(wèn)題和提高產(chǎn)品質(zhì)量的能力。

一、課堂教學(xué)改革整體思路

根據(jù)以往的授課經(jīng)驗(yàn)，如果學(xué)生能夠提前預(yù)習(xí)下節(jié)課內(nèi)容，就會(huì)對(duì)將要講授的內(nèi)容有所思考，并且會(huì)提出問(wèn)題，這樣聽(tīng)課的時(shí)候更會(huì)抓住重點(diǎn)；如果能參與課堂討論，將對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的更為透徹。因此，在本輪教學(xué)中每節(jié)課將針對(duì)下節(jié)課內(nèi)容預(yù)留思考題，這些問(wèn)題將會(huì)在授課時(shí)結(jié)合知識(shí)點(diǎn)給予回答，或者將其作為討論內(nèi)容。由此，對(duì)“微電子工藝”課程的課堂教學(xué)從以下幾方面進(jìn)行了改革：

1.每節(jié)課后設(shè)置思考題。例如，引言之后設(shè)置思考題：晶體中，不同晶向性質(zhì)不同，如何定義晶向？制造不同類型的集成電路選用不同晶向的材料，材料的晶向由什么來(lái)決定？回答了這個(gè)問(wèn)題，將會(huì)引入關(guān)于晶體生長(zhǎng)的內(nèi)容，而這部分內(nèi)容與《半導(dǎo)體物理》中的晶向、晶體結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)相關(guān)，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)。又如，晶體生長(zhǎng)之后設(shè)置思考題：半導(dǎo)體生產(chǎn)要求一個(gè)非常潔凈的環(huán)境，特別是工藝越先進(jìn)，集成度越高，環(huán)境的潔凈度也越高，那么這樣的環(huán)境我們需要考慮哪幾大方面呢？?jī)艋?jí)別又如何定義呢？回答了這個(gè)問(wèn)題，將會(huì)引入關(guān)于“工藝中的氣體、化試、水、環(huán)境和硅片清洗[1]”中環(huán)境凈化的內(nèi)容。這些問(wèn)題的作用更像是預(yù)習(xí)作業(yè)，為學(xué)習(xí)下節(jié)課內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

2.板書(shū)與多媒體教學(xué)相結(jié)合。微電子工藝教學(xué)中，像氧化、擴(kuò)散、光刻以及工藝集成如果僅僅憑著畫(huà)圖講解很難有一個(gè)直觀的理解，如果結(jié)合多媒體中精準(zhǔn)的俯視圖、剖面圖、動(dòng)畫(huà)展示，會(huì)給學(xué)生以直觀、清楚的認(rèn)識(shí)。例如，雜質(zhì)原子在硅片中的擴(kuò)散過(guò)程、單個(gè)硅原子在硅片表面運(yùn)動(dòng)形成硅外延層的生長(zhǎng)過(guò)程等。

3.現(xiàn)場(chǎng)小實(shí)驗(yàn)和實(shí)物展示。教學(xué)中思考的最多的是如何吸引學(xué)生的聽(tīng)課興趣，因此當(dāng)講到某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，話題中盡量引用與實(shí)際相關(guān)的例子或拿來(lái)實(shí)物展示。比如講到去離子水，就聯(lián)系到生活中純凈水的制備；講到文氏管，就現(xiàn)場(chǎng)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)講解文氏管的原理；講到硅片的制備，就拿來(lái)硅片實(shí)物；講到光刻，就拿來(lái)掩膜版給學(xué)生展示，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

4.播放半導(dǎo)體生產(chǎn)的錄像。因?yàn)槲㈦娮庸に嚿a(chǎn)有其特殊性，要求環(huán)境潔凈度非常高，如果帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地去工廠參觀，會(huì)影響正常的生產(chǎn)，因此，聯(lián)系相P的工廠，拍攝各個(gè)工藝的錄像短片，講到對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候播放給學(xué)生看，并加上詳盡的講解，這樣學(xué)生有一個(gè)非常直觀的認(rèn)識(shí)。

5.理論計(jì)算與工藝模擬相結(jié)合。本輪教學(xué)中，氧化、擴(kuò)散、離子注入、化學(xué)氣相沉積等工藝除了以往的理論計(jì)算之外，還加入了工藝模擬來(lái)對(duì)理論計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，使之與實(shí)際的工作過(guò)程更加接近[2]。

例1：晶向的硅樣品，摻硼，濃度2×1015cm-3，淀積0.4um厚度的氮化硅作為掩蔽，其中一部分刻蝕出窗口，進(jìn)行磷離子注入，注入能量為50keV、劑量為3×1015cm-2。然后將氮化硅全部刻蝕掉。進(jìn)行1000℃、10分鐘的濕氧氧化，提取注入磷區(qū)和沒(méi)有注入磷區(qū)氧化層厚度[3]。通過(guò)編寫(xiě)程序，運(yùn)用silvaco軟件模擬結(jié)果如圖1所示，氧化膜的厚度可以從運(yùn)行文件中得到。

例2：n型、晶向的硅片上進(jìn)行15分鐘的硼預(yù)擴(kuò)散（溫度為850℃），如果硅襯底摻雜磷的濃度在1016cm-3量級(jí)，模擬硼摻雜分布和結(jié)深。雜質(zhì)分布模擬結(jié)果如圖2所示，結(jié)深參數(shù)從模擬運(yùn)行文件中得到。

6.專題討論。為了使學(xué)生對(duì)課堂講授內(nèi)容有所延伸，針對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)立專題討論課。討論一：雙大馬士革銅金屬化工藝。這次討論是針對(duì)課上講授的傳統(tǒng)金屬化工藝的延伸，結(jié)合已學(xué)內(nèi)容，通過(guò)查找資料，對(duì)于先進(jìn)的銅金屬化工藝進(jìn)行討論。討論二：BiCMOS工藝討論。這次討論是針對(duì)課上講授的雙極工藝和CMOS工藝的延伸。雙極和CMOS工藝的結(jié)合并不是簡(jiǎn)單的疊加，要求是工藝的兼容性、成本的最小化和性能的優(yōu)化。

7.綜合訓(xùn)練。在課程的尾聲，要求完成一個(gè)集版圖、工藝、仿真的綜合設(shè)計(jì)，以檢驗(yàn)對(duì)微電子工藝課程的理解和掌握程度。

例如：設(shè)計(jì)一套CMOS反相器版圖和與版圖對(duì)應(yīng)的工藝流程[4][5]。要求：（1）畫(huà)出版圖，完成金屬布線。（2）對(duì)應(yīng)每塊版畫(huà)出工藝步驟的剖面圖，在圖中標(biāo)明所用材料和工藝。并對(duì)每個(gè)剖面做出說(shuō)明。（3）根據(jù)表1給出的工藝條件設(shè)計(jì)nmos管，使它的閾值電壓=0.4V，并測(cè)量源區(qū)、漏區(qū)的結(jié)深，方塊電阻，雜質(zhì)分布。給出仿真結(jié)果。

二、課堂教學(xué)改革效果分析

課堂授課過(guò)程中，能夠感受到上課聽(tīng)講的人多了，并且能夠有效的互動(dòng)；因?yàn)橛懻摵途C合設(shè)計(jì)需要人人畫(huà)圖、講解、回答問(wèn)題，所以絕大多數(shù)同學(xué)都能積極進(jìn)行準(zhǔn)備，也能夠在答辯過(guò)程中提出遇到的問(wèn)題；有很多同學(xué)在之后的課程設(shè)計(jì)中提出自己的分析問(wèn)題的方法。

反思多年的課堂教學(xué)過(guò)程，以及和同學(xué)們交流，有以下幾點(diǎn)需要不斷的改進(jìn)：①對(duì)于定量計(jì)算的內(nèi)容，有一部分同學(xué)接受較慢，在很大程度上影響了之后的學(xué)習(xí)效果。解決方法：把集中講解的習(xí)題課打散，把習(xí)題緊隨相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)之后進(jìn)行講解，用習(xí)題來(lái)加強(qiáng)對(duì)繁瑣理論計(jì)算的理解。②關(guān)于課堂互動(dòng)。并非每堂課都能輕松愉快，在一些較難的知識(shí)點(diǎn)上，學(xué)生的反映會(huì)比較鈍一些。解決方法：強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，明確知識(shí)點(diǎn)之間的層次與關(guān)聯(lián)；難點(diǎn)慢講，細(xì)講；增加提問(wèn)和課上小測(cè)驗(yàn)。③討論和綜合訓(xùn)練答辯時(shí)間的掌握。無(wú)論是討論還是綜合答辯，都是非常耗費(fèi)時(shí)間的，因?yàn)槊總€(gè)同學(xué)都要自述、提出問(wèn)題、回答問(wèn)題。解決方法：根據(jù)學(xué)生人數(shù)，留出足夠的時(shí)間。比如今年是50個(gè)學(xué)生，分10組，每次討論答辯大概3小時(shí)，綜合答辯4個(gè)小時(shí)左右。

結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)不斷的教學(xué)實(shí)踐摸索，使學(xué)生更好的理解和掌握微電子工藝中硅片制備、工藝環(huán)境的獲得和硅片的清洗、氧化、擴(kuò)散、離子注入、薄膜淀積、光刻、刻蝕、金屬化工藝以及工藝集成等內(nèi)容，也使學(xué)生具有了一定工藝分析、工藝設(shè)計(jì)以及解決工藝問(wèn)題和提高產(chǎn)品質(zhì)量的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]Michael Quirk，等.半導(dǎo)體制造技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2]高文煥，著.計(jì)算機(jī)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[3]施敏，著.半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)[M].合肥：安徽大學(xué)出版社，2011.

篇9

關(guān)鍵詞： 半導(dǎo)體生產(chǎn)； 金屬刻蝕； 干法去硅渣； 濕法去硅渣

中圖分類號(hào)： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）04?0098?03

0 引 言

在半導(dǎo)體生產(chǎn)[1]過(guò)程中，金屬連線[2]一般使用ALSI或ALSICU時(shí)摻0.5%～1%的Si，這樣可以防止襯底Si與金屬AL接觸時(shí)產(chǎn)生ALSI互融、損傷器件的結(jié)。這是摻入Si的好處，但當(dāng)ALSI或ALSICU干刻或濕刻成線條時(shí)，Si粒會(huì)在刻開(kāi)區(qū)殘留下來(lái)，原因是金屬干刻（Dry Etch）或濕刻（Wet Etch）時(shí)氣體或酸液無(wú)法與SI徹底反應(yīng)，刻開(kāi)區(qū)容易留下硅渣殘留。

ALSI[3]或ALSICU刻蝕后的硅渣殘留，呈小黑點(diǎn)狀，分布在圓片表面，非常難看，雖不影響電參數(shù)，但也是表觀缺陷，需要加以解決。

1 金屬干刻、濕刻后的硅渣狀況

（1） 非薄場(chǎng)鋁柵的金屬干刻。不同半導(dǎo)體產(chǎn)品的ALSI或ALSICU下介質(zhì)層厚度不同，干刻的過(guò)刻量也不同，干刻后的硅渣狀況也不一樣[7]。比如CMOS、BCD、DMOS 、Schottky、IGBT、厚場(chǎng)鋁柵等產(chǎn)品[8]的鋁下介質(zhì)層厚，一般在8 kA以上，金屬干刻時(shí)可加大過(guò)刻量（30%左右），增加氧化層損失量，對(duì)硅渣釜底抽薪、可掃除硅渣殘留（見(jiàn)圖1）。所以非薄場(chǎng)鋁柵類的金屬干刻后無(wú)需去硅渣。

加大干刻過(guò)刻量后無(wú)硅渣

（2） 薄場(chǎng)鋁柵的金屬干刻。薄場(chǎng)鋁柵因?yàn)槌杀镜?，光刻層?shù)少，鋁下介質(zhì)層（ILD）是生長(zhǎng)柵氧時(shí)形成，因此鋁下介質(zhì)層（ILD）很薄、最薄500 A左右，金屬干刻時(shí)過(guò)刻量不能大（10%左右）、氧化層損失控制在300 A左右，這樣就有少量的硅渣殘留下來(lái)。所以薄場(chǎng)鋁柵的金屬干刻后需要去除少量硅渣。如圖2所示。

（3） 金屬濕刻。Bipolar，DMOS和IGBT等產(chǎn)品由于線條寬，有時(shí)候金屬連線是全濕刻的，腐蝕ALSI或ALSICU的酸不與SI反應(yīng)，所以金屬濕刻后留下大量的硅渣（見(jiàn)圖3）。所以金屬濕刻后，需要去除大量的硅渣。

2 目前常用的去硅渣方式

2.1 濕法去硅渣

薄場(chǎng)鋁柵的ALSI或ALSICU的氧化層薄，金屬干刻不能過(guò)刻太多，會(huì)留下少量硅渣殘留，此時(shí)用反應(yīng)溫和的去硅渣液去除最合適，Si反應(yīng)速率在200 A/min左右， OX反應(yīng)速率在15 A/min左右，選擇比高達(dá)14以上。酸液比例大約HAC 10%（W）：HNO3 2%（W）：H3PO4 71%（W），HBF4 3%（W）室溫作業(yè)，其對(duì)ALSI，ALSICU以及對(duì)Si、OX的速率如表1所示。

表1 濕法去硅渣液速率對(duì)照表

硝酸先氧化硅渣生成二氧化硅，然后氟硼酸分解的HF與二氧化硅反應(yīng)，醋酸對(duì)PH起緩沖作用。反應(yīng)式大致為：Si+HNO3+HFH23SiF6+NO+H2O。

濕法去硅渣反應(yīng)溫和，Si/OX選擇比高達(dá)14，適合要求氧化層損失要求少的去硅渣工藝。與干法去硅渣比，濕法去硅渣的速率小、去硅渣下氧化層的速率更小，不適合濕刻后硅渣多的狀況，硅渣特別多時(shí)用濕去硅渣液往往去不凈。

2.2 干法去硅渣

金屬濕刻時(shí)，ALSI或ALSICU里的Si不與酸液反應(yīng)，金屬濕刻后會(huì)留下大量的硅渣殘留。濕法去硅渣液溫和，去硅渣效果差；要去凈大量硅渣殘留，需用干法去硅渣（Plasma Si Removal），干法去硅渣時(shí)Si反應(yīng)速率是濕法的9倍，可迅速去除去硅渣殘留，但Si/OX選擇比下降（14降到1.5），氧化層損失會(huì)多些，因此不適合薄場(chǎng)鋁柵產(chǎn)品。干法去硅渣工藝，要點(diǎn)有兩個(gè)方面：各向同性或近乎各向同性—這樣可以去除高臺(tái)階底部的硅渣，滿足工藝要求；Si∶OX選擇比至少大于1.5，硅渣去凈了但氧化層損失不會(huì)太大。

目前業(yè)界常用Gasonics AE2001、以CF4/O2為主刻氣體干法去硅渣，速率、選擇比如表2所示。AE2001是用微波電離CF4、O2產(chǎn)生Plasma，然后傳送到晶片表面，進(jìn)行Isotropic Etch，反應(yīng)式大致為：

3 新開(kāi)發(fā)的干法掃去硅渣

AE2001以CF4/O2為主刻氣體干法去硅渣，Si/OX選擇比1.5左右，全濕法金屬濕刻后AE2001掃100 s可去凈硅渣，此時(shí)Si Loss 2 900 A左右、OX Loss 1 800 A左右。為減少氧化層損失，在Lam590以SF6為主刻氣體實(shí)施干法掃硅渣，Si/OX選擇比提高到3.2左右，50 s可去凈硅渣，此時(shí)Si Loss 3 428 A左右、OX Loss 1 035 A左右（見(jiàn)圖4，表3）。

SF6的化學(xué)活性大，與硅渣的反應(yīng)速率高、近乎各向同性，與氧化層的反應(yīng)速率一般，反應(yīng)式大致為：

SF6+Si?> SiF4+S（易揮發(fā)）

Lam590與SF6的組合，去除硅渣殘留的速率高1倍以上，Si/OX選擇比也高1倍以上，去硅渣效果非常好，效果見(jiàn)圖4。

表3 Lam590干法去硅渣速率對(duì)照表 A/min

4 結(jié) 論

（1） ALSI或ALSICU因摻有0.5～1%的Si，金屬濕刻或金屬干刻后均會(huì)或多或少地存在硅渣殘留。

（2） 金屬濕刻后會(huì)留下大量硅渣，需要用干法去硅渣去除。AE2001（CF4）和Lam590（SF6）均可去硅渣，但后者去硅渣速率和Si/OX選擇比均優(yōu)于前者。

（3） 金屬干刻后也會(huì)留下硅渣殘留，如金屬下介質(zhì)層厚（>8 kA）可增加干刻過(guò)刻量（>30%）、增加氧化層損失去除硅渣。如金屬下介質(zhì)層?。?/p>

表4 標(biāo)準(zhǔn)化后的去硅渣工藝

5 結(jié) 語(yǔ)

本文比較和分析了目前半導(dǎo)體行業(yè)幾種去硅渣方式的機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種新的高效干法去硅渣方式。在分析幾種方式的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化了去硅渣工藝同時(shí)提出硅渣標(biāo)準(zhǔn)化流程。

參考文獻(xiàn)

[1] QUIRK Michael， SERDA Julian.半導(dǎo)體制造技術(shù)[M].韓鄭生，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

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[5] FRANK W E. Approaches for patterning of aluminum[J]. Microelectronic Engineering， 1997， 33（1/4）： 85?100.

篇10

在無(wú)錫芯片設(shè)計(jì)群落中,美新在全球的專利超過(guò)30項(xiàng),是國(guó)內(nèi)少見(jiàn)的擁有MEMS產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的企業(yè)。在納斯達(dá)克上市的四家中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司中(珠海炬力、中星微、展訊、美新),美新也顯得卓爾不群。跟前三家不同,它的總部設(shè)在美國(guó),高層都曾在國(guó)際級(jí)大公司獨(dú)當(dāng)一面。更重要的是,雖然整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處在前所未有的衰退之中,美新卻是活力仍存。美新主管生產(chǎn)的副總經(jīng)理張衛(wèi)告訴記者,從2008年12月開(kāi)始,美新的單子都來(lái)不及做,工人的數(shù)量一直在增加,形勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于預(yù)期。

趙陽(yáng)則顯得更為輕松,他甚至用“天賜良機(jī)”這個(gè)詞來(lái)形容經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)美新的影響?！叭袠I(yè)的衰退對(duì)美新當(dāng)然有影響,但談不上有什么壓力,比行業(yè)內(nèi)其它公司要好得多,2009年業(yè)內(nèi)同行的業(yè)績(jī)平均要跌三成,但美新業(yè)績(jī)能與2008年持平。這是企業(yè)轉(zhuǎn)型的最佳時(shí)機(jī)?！?/p>

毫不夸張地講,初聞此言的瞬間,記者甚至有被侮辱智商之感。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)目前的蕭條足以將任何經(jīng)歷過(guò)寒冬的業(yè)界老手徹底雷翻,行業(yè)風(fēng)向標(biāo)英特爾很可能在2009年第一季度終結(jié)持續(xù)盈利22年的神話;臺(tái)積電總執(zhí)行長(zhǎng)蔡力行認(rèn)為2009年全球半導(dǎo)體以營(yíng)收為計(jì)算將會(huì)衰退30%;即便是長(zhǎng)期被視為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的中國(guó),半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也出現(xiàn)了有史以來(lái)的第一次衰退。iSuppli公司預(yù)計(jì),2009年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)將下降5.8%,甚至更糟。

2007年12月,美新半導(dǎo)體在納斯達(dá)克上市,股價(jià)最高時(shí)曾超過(guò)10美元,如今已跌破2美元,由于市值縮水,2008年12月,業(yè)界甚至盛傳聯(lián)發(fā)科(MTK)準(zhǔn)備收購(gòu)美新。再看營(yíng)收。美新2008年前三季度的營(yíng)收約為1490萬(wàn)美元,同比下降了約20%,約為2007年全年?duì)I收(2527萬(wàn)美元)的59%。身處地球上競(jìng)爭(zhēng)最慘烈的行業(yè),面臨百年不遇的經(jīng)濟(jì)危機(jī),在股價(jià)大幅縮水之際“談不上什么壓力”,怎能不讓記者感到懷疑?

藍(lán)海

趙陽(yáng)并不諱言美新股價(jià)的下滑,但他認(rèn)為這并不能反映公司真正的價(jià)值。“美新股價(jià)下滑,一是因?yàn)榇笮蝿?shì)的影響,二是目前有很多基金面臨困難,投資我們的幾個(gè)基金也在兌現(xiàn)。在股災(zāi)來(lái)臨時(shí),受影響更多的是小公司,因?yàn)橥顿Y者此時(shí)看的不是你公司的實(shí)力和運(yùn)作,而是看你的公司現(xiàn)金有多少,這是作價(jià)一家公司最安全的做法?！?/p>

很有道理,但依然是老生常談。其實(shí),趙陽(yáng)真正的底氣來(lái)自于其從事的行業(yè)――MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,即微機(jī)電系統(tǒng)),這是半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展方向和前沿領(lǐng)域,有著廣闊的成長(zhǎng)空間。它是系統(tǒng)級(jí)的制造模式,整合了微電子和微機(jī)械,能按系統(tǒng)的思路來(lái)設(shè)計(jì)、制造、封裝芯片。

“在美新出現(xiàn)之前,MEMS行業(yè)歷史上沒(méi)有一家公司賺過(guò)錢。我們是全球第一家,而且過(guò)去幾年是以100%的增長(zhǎng)速度在發(fā)展?！壁w陽(yáng)告訴記者,“你可以把人看成一個(gè)完整的電子系統(tǒng)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體就像人的大腦,現(xiàn)在大腦已經(jīng)極為發(fā)達(dá),但缺了眼睛、耳朵、鼻子,無(wú)法感知外界環(huán)境,這就需要很多傳感器,溫度、光線、壓力、風(fēng)向、動(dòng)作等等,MEMS就在做這些工作?！?/p>

這個(gè)趨勢(shì)得到一些業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。國(guó)金證券電子分析師程兵告訴記者,MEMS市場(chǎng)目前已超過(guò)300億美元,它分為很多領(lǐng)域,美新所專注的傳感器領(lǐng)域便是其中之一。隨著任天堂的Wii游戲機(jī)和蘋果公司的iPhone的成功,MEMS在消費(fèi)電子產(chǎn)品方面的使用急劇增長(zhǎng)。

“加速度傳感器將成為手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,這個(gè)趨勢(shì)目前已經(jīng)出現(xiàn)。”程兵說(shuō),美國(guó)法律規(guī)定2012年前全美所有輕于1萬(wàn)鎊的汽車都要使用急劇轉(zhuǎn)彎穩(wěn)控技術(shù),用于汽車電子穩(wěn)定控制(ESC)的MEMS傳感器全球銷售也有望在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)翻番。

國(guó)際巨頭們的表現(xiàn)也與此相印證。ADI、飛思卡爾、意法半導(dǎo)體以及英飛凌并未因當(dāng)前局勢(shì)減少對(duì)MEMS的相關(guān)投資,反倒咬緊牙關(guān)反手加碼,甚至將其升級(jí)至8寸廠生產(chǎn)。臺(tái)積電、聯(lián)電、聯(lián)發(fā)科等臺(tái)灣廠商也紛紛傳出進(jìn)軍MEMS領(lǐng)域的消息,臺(tái)灣工研院為了加強(qiáng)臺(tái)灣MEMS產(chǎn)業(yè)地位,也將推出一套完整配套措施。

高科技企業(yè)在踩中產(chǎn)業(yè)大勢(shì)之后的飛速成長(zhǎng)很容易理解,但看不懂的是:美新僅有400余名員工,年?duì)I業(yè)額不過(guò)兩三千萬(wàn)美元。這樣一個(gè)小公司,何以能與這些營(yíng)收動(dòng)輒以幾十億美元計(jì)算的巨頭們同場(chǎng)競(jìng)技,還讓領(lǐng)軍者“談不上什么壓力”?

美新“新”在哪兒?

“從成立之日起,美新參與的就是全球競(jìng)爭(zhēng),我們?cè)趪?guó)內(nèi)沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,能跟我們競(jìng)爭(zhēng)的都是世界級(jí)廠商?！泵佬掳雽?dǎo)體副總經(jīng)理張衛(wèi)很自豪,“我們有三大優(yōu)勢(shì),這是我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力。”

第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是美新?lián)碛械幕跓釋?duì)流技術(shù)的加速度傳感器架構(gòu)技術(shù)。MEMS主流市場(chǎng)是基于電容式的,美新是全球第一家基于熱對(duì)流技術(shù)的MEMS廠商,到目前為止也是惟一一家,擁有100%的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

這是一個(gè)革命性的技術(shù)創(chuàng)新。如果僅憑這一項(xiàng)技術(shù),想要在競(jìng)爭(zhēng)激烈的半導(dǎo)體行業(yè)立足亦非易事,但美新在工藝上的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。同樣,這也是驅(qū)動(dòng)趙陽(yáng)離開(kāi)ADI選擇自主創(chuàng)業(yè)的最關(guān)鍵因素。

“我在ADI開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)技術(shù),可以用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝來(lái)開(kāi)發(fā)MEMS,而當(dāng)時(shí)所有加速度傳感器都是非標(biāo)準(zhǔn)工藝,成本非常高。這套技術(shù)可以把成本降低90%?！壁w陽(yáng)告訴記者,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)早已發(fā)展到設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試四業(yè)分離的階段,Fabless(無(wú)生產(chǎn)線半導(dǎo)體供應(yīng)商)模式已成為業(yè)界主流,但四五十年前并不是這樣,那時(shí)半導(dǎo)體生產(chǎn)并沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)工藝流程,每家做半導(dǎo)體的公司都得自己建廠并開(kāi)發(fā)流程,費(fèi)用昂貴到不堪忍受。

趙陽(yáng)告訴記者,他開(kāi)發(fā)的這套技術(shù),意味著MEMS也可以像傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)一樣,通過(guò)四業(yè)分離來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本。這也就成為美新具備的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)?！斑@是競(jìng)爭(zhēng)成敗最關(guān)鍵的因素。”趙陽(yáng)很是感激ADI當(dāng)年的大度,在挽留無(wú)果的情況下,ADI決定幫助他創(chuàng)業(yè),以技術(shù)入股的形式把這些技術(shù)和專利授權(quán)給了這家新成立的公司。

一套全新的商業(yè)模式隨之而生,這構(gòu)成了美新第三個(gè)核心競(jìng)爭(zhēng)力?！耙鷼W美廠商競(jìng)爭(zhēng),你得看清楚他們的弱點(diǎn)在哪里?！壁w陽(yáng)指出了歐美廠商的兩大致命傷:成本太高以及對(duì)設(shè)計(jì)決定權(quán)的控制力正在喪失。

他解釋說(shuō),在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),歐美廠商必須要保證有40%-50%的毛利,再拿出20%左右的資金來(lái)做新產(chǎn)品,必須不斷研發(fā)新產(chǎn)品,沒(méi)錢就沒(méi)辦法往前走。同時(shí),隨著越來(lái)越多的OEM改成了ODM模式,半導(dǎo)體行業(yè)的科技含量也越來(lái)越低。

“兩岸沒(méi)有太多自主研發(fā)的東西,基本是抄襲,好聽(tīng)點(diǎn)叫反向設(shè)計(jì)。”研發(fā)費(fèi)用少致使中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成本大幅度降低,加上人力資源便宜,因此臺(tái)灣廠商有30%的毛利就肯干,大陸廠商更狠,20%、15%的毛利都肯干。“這么低的利潤(rùn)率,老美根本見(jiàn)都沒(méi)見(jiàn)過(guò),你說(shuō)他們有什么可玩的?”

但反向設(shè)計(jì)能力太強(qiáng)也意味著原創(chuàng)能力不足,這是中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司致命之處。但美新有核心技術(shù),獨(dú)創(chuàng)的SemiFab(半代工)模式又恰能把美國(guó)的技術(shù)和中國(guó)低成本的運(yùn)作完美結(jié)合。

“我們?cè)趧?chuàng)辦美新時(shí)就定好了策略:技術(shù)在美國(guó),生產(chǎn)在中國(guó)。我們?cè)谂_(tái)積電流片(流片,像流水線一樣通過(guò)一系列工藝步驟制造芯片),然后再拿回美新做MEMS加工,最后再到南通富士通封裝?！壁w陽(yáng)強(qiáng)調(diào),所謂的Semi(一半)最多只有1/10,但卻是最關(guān)鍵的技術(shù)。這樣既節(jié)省了巨大的生產(chǎn)投入費(fèi)用,又把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里,避免了純Fabless很容易被抄襲、模仿的問(wèn)題。

2004年-2007年,美新年銷售額增長(zhǎng)在70%以上,每年凈收入的增長(zhǎng)超過(guò)100%,2007年的毛利率接近60%,而國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商毛利率達(dá)到20%就很已經(jīng)很了不起。

靜待時(shí)機(jī)

但美新真正的挑戰(zhàn)目前還沒(méi)有展開(kāi)。趙陽(yáng)真正關(guān)心的是一個(gè)目前看起來(lái)還不太明顯的問(wèn)題:價(jià)格。

“MEMS相對(duì)半導(dǎo)體而言成長(zhǎng)是很快的領(lǐng)域,未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率至少在20%以上,但目前增長(zhǎng)主要是在手機(jī)上,這個(gè)錢很難賺,因?yàn)镸EMS太貴了就沒(méi)人用,但同時(shí)價(jià)錢又跌得快,到最后很難再賺到錢?！?/p>

這種情況已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)。美新第一個(gè)產(chǎn)品很有名,是ThinkPad著名的硬盤保護(hù)技術(shù)中的關(guān)鍵元器件――加速度傳感器,最初IBM設(shè)計(jì)部門把專利做完了,卻由于成本高達(dá)5美元被市場(chǎng)部門砍掉,美新把這個(gè)成本降到了2美元,獲得了大量的市場(chǎng)訂單,但做了一段時(shí)間美新選擇了放棄。

“我們當(dāng)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是大公司,覺(jué)得丟掉IBM這樣的大客戶很沒(méi)面子,寧可虧本做,但之后再做下去已經(jīng)沒(méi)有意義。此外,電腦硬盤不會(huì)存在太久了,以后都是FLASH,所以硬盤保護(hù)技術(shù)也不會(huì)太久?！壁w陽(yáng)說(shuō)。

這才是趙陽(yáng)面臨的真正難題,消費(fèi)類電子長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看很難做。為此,美新需要拓展更多的產(chǎn)品線,進(jìn)入更多的領(lǐng)域以熨平市場(chǎng)波動(dòng)。

趙陽(yáng)認(rèn)為目前這個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)型來(lái)說(shuō)再合適不過(guò)。

“轉(zhuǎn)型是需要時(shí)間的,大家都不好的時(shí)候你可以藏起來(lái),好的時(shí)候轉(zhuǎn)型躲都躲不掉,對(duì)上市公司尤其如此?！壁w陽(yáng)告訴《中國(guó)企業(yè)家》,美新沒(méi)有外債,賬面上還有7000萬(wàn)美元現(xiàn)金,順境中很多很難推進(jìn)的公司變革,現(xiàn)在做起來(lái)也是事半功倍。

趙陽(yáng)所做的第一件事是創(chuàng)辦美新研究院,加大對(duì)研發(fā)的投資?！艾F(xiàn)在大家都在減速,這個(gè)時(shí)候要拼命搞研發(fā),美新今年至少會(huì)在研發(fā)上投入500萬(wàn)美元?！壁w陽(yáng)透露,整個(gè)行業(yè)都在縮減開(kāi)支,美新總開(kāi)支沒(méi)減,但把其它部門的開(kāi)支緊縮再緊縮,重點(diǎn)扶持研發(fā)部門。

美新也在增加產(chǎn)品線。美新目前已生產(chǎn)出20多種型號(hào)的加速度計(jì)傳感器,現(xiàn)在又研發(fā)新的傳感器產(chǎn)品,光學(xué)傳感器也正在研發(fā)之中。同時(shí),美新也在向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸,做系統(tǒng)的解決方案。“光做元器件沒(méi)有意義,我們想做真正有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng),用美新特有的技術(shù)、器件和專利去構(gòu)建,而不是像大多數(shù)公司那樣買一堆零件自己拼湊?！?/p>

不久前,美新剛剛并購(gòu)了杭州一家做工業(yè)流量表的企業(yè)。趙陽(yáng)告訴記者,MEMS理論上能將工業(yè)流量表的靈敏度提高100萬(wàn)倍,實(shí)際上提個(gè)幾萬(wàn)、十幾萬(wàn)倍是完全可以做到的,這對(duì)工業(yè)來(lái)說(shuō)是翻天覆地的變化?！斑@個(gè)杠桿效應(yīng)很大,一個(gè)幾百元的工業(yè)用表,加個(gè)幾塊錢的傳感器,可以賣到上萬(wàn)元?！?/p>

趙陽(yáng)相信這個(gè)數(shù)十億美元的市場(chǎng)是一片更廣闊的藍(lán)海。“工業(yè)流量表這個(gè)行業(yè)目前是諸侯分據(jù)。他們的行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)都在機(jī)械,電子是不懂的,更不要說(shuō)MEMS。而我們?cè)诩夹g(shù)上有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),有全部的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、解決方案和成熟團(tuán)隊(duì)。如果做好了,美新甚至有可能一統(tǒng)天下?！彼瑫r(shí)透露,美新已經(jīng)造出了樣機(jī)。“我們還想借經(jīng)濟(jì)危機(jī)抄抄底,在國(guó)內(nèi)外并購(gòu)一些系統(tǒng)應(yīng)用的MEMS公司,把業(yè)務(wù)擴(kuò)展到航空航天、工業(yè)應(yīng)用等利潤(rùn)更高的領(lǐng)域?！?/p>

趙陽(yáng)同時(shí)也在致力于改善公司內(nèi)部管理,不久前還毅然解雇了兩位他認(rèn)為傷害公司內(nèi)部文化的老美副總。他坦言自己的強(qiáng)項(xiàng)是對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)走向的把握,但需要一些深入理解中美兩地文化和半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的人做執(zhí)行。同樣,對(duì)自己是否能很好的管理已到一定規(guī)模的公司,他也頗感擔(dān)心。

“上市只是拿到大學(xué)文憑,能否再上一個(gè)臺(tái)階就看這兩年的轉(zhuǎn)型了。”趙陽(yáng)對(duì)美新的前景充滿了信心,他認(rèn)為半導(dǎo)體行業(yè)會(huì)在2010年前后逐步復(fù)蘇,接下來(lái)會(huì)有五六年的好日子,現(xiàn)在所做的一切都是在為產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇做準(zhǔn)備?！拔迥旰?美新至少要做到一兩億美元,如果沒(méi)做到,只能說(shuō)明我這個(gè)董事長(zhǎng)當(dāng)?shù)脴O為失敗?！?/p>