半导体制造技术范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了4篇半导体制造技术范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.038

0 引言

人来研究半导体器件已经超过135年[1]。尤其是进近几十年来，半导体技术迅猛发展，各种半导体产品如雨后春笋般地出现，如柔性显示器、可穿戴电子设置、LED、太阳能电池、3D晶体管、VR技术以及存储器等领域蓬勃发展。本文针对半导制造技术的演变和主要内容的研究进行梳理简介和统计分析，了解半导体制造技术的专业技术知识，掌握该领域技术演进路线，同时提升对技术的理解和把握能力。

1 半导体技术

半导体制造技术是半导体产业发展的基础，制造技术水平的高低直接影响半导体产品的性能及其发展。光刻，刻蚀，沉积，扩散，离子注入，热处理和热氧化等都是常用的半导体制造技术[2]。而光刻技术和薄膜制备技术是半导体制造技术中最常用的工艺，下面主要对以上两种技术进行简介和分析。

2 光刻技术

主流的半导体制造过程中，光刻是最复杂、昂贵和关键的制造工艺。大概占成本的1/3以上。主要分为光学光刻和非光学光刻两大类。据目前所知，广义上的光刻（通过某种特定方式实现图案化的转移）最早出现在1796年，AloysSenefelder发现石头通过化学处理后可以将图像转移到纸上。1961年，光刻技术已经被用于在硅片上制造晶体管，当时的精度是5微米。现在，X射线光刻、电子束光刻等已经开始被用于的半导体制造技术，最小精度可以达到10微米。

光学投影式光刻是半导体制造中最常用的光刻技术，主要包括涂胶/前烘、曝光、显影、后烘等。非光学光刻技术主要包括极深紫外光刻（EUV）、电子束光刻（E-beam Lithography）、X射线光刻（X-ray lithography）。判断光刻的主要性能标准有分辨率（即可以曝光出来的最小特征尺寸）、对准（套刻精度的度量）、产量。

随着半导体行业的发展，器件的小型化（特征尺寸减小）和集成电路的密集度提高，传统的光学光刻制造技术开始步入发展瓶颈状态，其面临的关键技术问题在于如何提高分辨率。

虽然，改进传统光学光刻制造技术的方法多种，但传统的光学投影式技术已经处于发展缓慢的阶段。与传统的投影式光刻技术发展缓慢相比，下一代光刻技术比如EUV、E-beam、X-ray、纳米压印等的发展很快。各大光刻厂商纷纷致力于研制下一代光刻技术，如三星的极紫外光刻、尼康的浸润式光刻等。目前先进的光刻技术主要集中在国外，国内的下一代光刻技术和光刻设备发展相对较为滞后。

3 薄膜制备技术

半导体制造工艺中，在硅片上制作的器件结构层绝大多数都是采用薄膜沉积的方法完成。薄膜的一般定义为在衬底上生长的薄固体物质，其一维尺寸（厚度）远小于另外二维的尺寸。常用的薄膜包括： SiO2， Si3N4， poli-Si， Metal等。常用的薄膜沉积方法分为化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）两种。化学气相沉积利用化学反应生成所需的薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的沉积，如SiO2， poly-Si， Si3N4等[3]。物理气相沉积利用物理机制制备所需的薄膜材料，常用于金属薄膜的制备，如Al， Cu， W， Ti等。沉积薄膜的主要分为三个阶段：晶核形成―聚集成束―形成连续膜。为了满足半导体工艺和器件要求，通常情况下关注薄膜的一下几个特性：（1）台阶覆盖能力；（2）低的膜应力；（3）高的深宽比间隙填充能力；（4）大面积薄膜厚度均匀性；（5）大面积薄膜介电＼电学＼折射率特性；（6）高纯度和高密度；（7）与衬底或下层膜有好的粘附能力。台阶覆盖能力以及高的深宽比间隙填充能力，是薄膜制备技术的关键技术问题。我们都希望薄膜在不平整衬底表面的厚度具有一致性。厚度不一致容易导致膜应力、电短路等问题。而高的深宽比间隙填充能力则有利于半导体器件的进一步微型化及其性能的提高。同时，低的膜应力对所沉积的薄膜而言也是非常重要的。

4 结语

虽然，与不断更新换代的半导产品相比，半导体制造技术发展较为缓慢，大部分制造技术发展已经趋于成熟。但是，随着不断发展的半导体行业，必然会对半导体制造技术的提出更高的要求，以满足半导体产品的快速发展。因此，掌握和了解半导体制造技术的相关专利知识有利于推进该领域的发展。

参考文献：

篇2

中图分类号：F062 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0012-02

一、现状分析

在日本九州，生产半导体的企业在1990年是200个，2000年达到400个，2005年企业数激增至650个。其中70%是中小企业。

九州的半导体工厂建设最初是在1967年，是自IC发明九年之后的事情。当时著名的三菱电机在九州的熊本县开始组建半导体的生产体系。那时的工厂只有43名员工。伴随着著名的九州硅谷的诞生及IC生产的开始，东芝、九州日本电气（NEC）等相继在九州开设半导体工厂。为什么在九州开设那么多半导体工厂，有如下几个原因：

1．在当时的半导体制造中即硅片等的洗净工程上及其他需要大量超纯水作为原水。而九州阿苏外轮山周边有丰富的泉水，最适合于半导体制造。

2．IC的生产需要大量的电力，而九州的电力供给完全可以满足IC的生产。

3．半导体工厂作业需要较多的女性劳动力在九州亦有所保证。

4．航空运输方便。IC一般不使用铁路和船运输，只使用飞机。当时的九州有五个飞机场，运输极为便利。

5．九州地方政府出台了许多有利于企业发展的诸如税收等优惠政策。

6．在日本中部及其他地方生产半导体产品的成本较九州高许多。

这样就吸引了大批企业进入九州生产IC。如

图1所示。

资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第86页。

图1 九州半导体产业结构

1980年代初，全日本几乎40%的IC是在九州生产的。半导体产业领域非常宽广，各领域的企业关联度很大。这是由半导体的制造程序决定的。下图是半导体的制造程序。

图2 半导体主要制造程序图

资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第83页。

再稍微细分一些，半导体制造主要有五个程序或工程阶段：（1）设计；（2）前工程；（3）后工程；（4）设备制造；（5）原材料。

1．设计。IC的设计是由大型电机制造系列企业或独立的设计公司来完成的。在九州最大的设计制造商是熊本的NEC微型系统，约有500名设计师。其他的设计制造商在福冈市、北九州市或分布在其周边。作为大型IDM系列设计企业还有，索尼LSI（微型）设计公司（福冈市），日立超LSI（微型）系统九州开发中心（福冈市），富士通网络技术公司（福冈市），东芝微型电子工程公司（北九州市）等。作为独立体系的投资设计公司较大规模的在福冈市有2个，在北九州市有3个。

最近，在福冈市和北九州市，建立了许多新的设计公司。这是因为这些优秀的工程设计比日本其他地方容易被采用。这些设计，不仅包括IC，而且还包括基板的设计、工具的设计等。在九州同设计有较强关系的企业达120个之多。

2．前工程。被称为前工程的薄片（硅片）设计工厂在九州有17个。仅索尼半导体九州公司就有3个工厂。他们使用最新的设备制造CMOS传感器等。还有九州日本电气、三菱电机、东芝半导体大分工厂等均使用国际较为尖端的技术进行生产制造。

3．后工程。后工程主要是进行IC的安装和检测。这项工作主要由大型IDM系列企业及其协作企业来完成。后工程在NEC集群中约占全体的80%，在尖端技术中约占全体的30%。这项工程主要在九州和离九州很近的山口县进行。除此以外，索尼集团在九州的大分县拥有日本国内唯一的后工程基地。而且在当地培育了许多协作企业。以原来的公司精机产业为首，包括协作企业，共有84个企业进行IC的安装测试。

4．设备制造。半导体设备制造的牵头企业是东京电子分公司东京电子九州（佐贺县乌栖市）。主要是制造感光剂涂布设备和曝光后的显象设备。真空设备大户的电子东京都在九州、在鹿儿岛和熊本拥有主要的工厂。拥有世界上最先进仪器设备的索尼（佐贺县乌栖市）也把总部设在了九州，从研究开发、制造，到销售贩卖实行一条龙全方位发展战略。另外，万能表大型制造商的东京都电子和东京都电气也分别在北九州市和熊本县大津街建立了开发制造基地，从而也培育了地方企业较强的设备制造能力。这样的企业以樱井精技公司为首，还有上野精机公司（福冈县水卷街）林公司（福冈市）、半导体福冈――（福冈市）、石井工作研究所等。而且，象安川电机（北九州市）和日本富安电气（福冈县宫若市）、第一施工业（福冈县古贺市）等那样，应用半导体制造技术，向着电子控制设备制造方向发展的企业也很多。半导体设备制造及设备零部件制造的企业在九州共有221个公司。

5．原材料。硅片制造商SUMCOL东京都在佐贺县伊万里市拥有最新式的工厂，从事30万分之一毫米薄片的制造。全世界15%以上的硅片是九州生产制造的。不仅日本国内，海外也从福冈机场运送这种产品。而且还有在半导体组装设备上能够制造不可或缺的尖端框架的世界级企业三井物产（北九州市）和精密镀金的住友（福冈县直云市），绪方工业（熊本县），熊本防金青工业（熊本市）等。

同IC类似的设计上，液晶显示LCD被制造出来。可是在LCD制造工程上使用的液晶和彩色滤光片九州也盛产。除了生产液晶原材料的氢水俣制造所（熊本县水俣市）是世界主要的生产基地以外，在彩色滤波器的生产上还有九州电气（北九州市）和DNP电子（北九州市）等。供给各种原料的企业在九州共有322个。

二、特点

1．企业众多，中小企业占绝大多数。在九州从事半导体生产制造的企业众多，达650个之多。其中70%是中小企业。

2．知名大企业牵头，拥有世界级尖端技术。索尼、东芝、日立、三菱、富士通、尼桑等世界知名大企业均在九州设有半导体生产基地。其曝光、传感器、彩色滤波器等均是世界尖端技术。

3．企业间基于精细分工与专业化基础之上的产业链的关联与集聚。半导体制造主要有五个产业链或五个程序：设计、前工程、后工程、设备制造、原材料。九州的半导体制造企业都分布在这五个产业链上。且每个产业链或程序上的企业亦均有较精细的分工。

4．地域相对集中。九州半导体制造企业大部分集中在福冈市、北九州市和熊本县。

5．其他。政策优惠、航空运输方便，电力充裕，所需女性劳动力充分廉价，九州拥有半导制造中所需要的丰富的泉水等。

三、几点启示

归纳日本九州产业集群的特点如下：

1．地理位置相对集中，企业众多，均在几十乃至上百。

2．存在核心企业高端技术，且均属世界一流。

3．基于产业链的专业化分工较为严密。

篇3

一、半导体MES系统的功能与基本的框架

针对半导体MES系统的功能以及其基本的系统架构进行分析和研究，是开展一系列工作的基础性环节。

（1）半导体MES系统的主要功能。

半导体行业MES系统的主要功能，其最核心的部分，是针对设备的管理、产品制品的管理、生产流程的管理以及工程数据的采集分析和生产过程的控制监督等。另外，在实践的操作和运用当中，还可以使得系统的功能更加完善并且可靠，进而可以满足企业改进技术手段的需求，满足更高级生产的需要。在当前阶段的半导体MES系统中，还出现了新型的扩展功能，所有的功能都是半导体MES系统当中的重要组成部分，是一个不可分割的整体，并且为半导体行业的进一步发展，奠定了坚实的基础。

（2）半导体MES系统的基本架构。

目前主流的半导体MES系统均采用三层架构，即：表示层、功能层以及数据层。这种架构具有客户端负载小以及易于更新维护等优点。而在其三层的结构当中，客户端使用普通个人电脑，只需要安装必要的插件和浏览器，就可以直接通过网络访问、编辑服务器当中的数据。同时，应用服务器则使用Web服务器或消息中间件等实现数据更新及信息传递，其优点，是容易进行后期的维护以及开发管理。最后，后台数据库，则是当前较为主流的关系型数据库，由于MES往往被定义为企业的核心运营系统，而数据又是系统的核心资源，因此存取数据的关系型数据库所运行环境必须具备可靠的保障，目前比较流行的做法是定时对数据进行快照、复制等，对数据库系统本身则运用集群技术，以保障系统的稳定性及高可用性。

二、半导体MES的应用

信息化工作的推动，往往采取项目形式，半导体MES系统的实施也不例外。在正式实施系统之前，重点工作包括项目团队的建立以及项目实施范围的确定，并明确客户（甲方）及开发商（乙方）的基本情况，值得关注的是，由于信息化项目的特殊性，甲方高管的参与度越高，推动越积极，则项目成功的概率也越高，反之，甲方参与项目人员则容易产生消极、抵触等情绪，很有可能导致需求反复、项目超时等问题，严重者，甚至直接导致项目失败；其次，需要建立业务蓝图，并以系统实施为契机启动业务流程再造（BPR），实施阶段，车间管理对象的模型建立，在系统当中，为了满足管理的需求，需要将每一个具有特定的属性和特征的实体称作是对象，按照对象的特征开发数据维护界面。半导体制造车间的对象大体上分为两类。第一类，软体对象，任何变化都受到控制，不具备本身的属性；第二类，对象仅仅关注本身的存在性和属性，对象当前状态及属性的直观呈现对于排单及车间生产制造有着很强的指导意义。每一个对象都有与之对应的活动版本，一个完整的ECN过程包含有申请、解冻、审批、修改以及公布。

在工艺流程模型建立过程中，系统定义了以下几种对象：工艺流程、加工工序以及设备能力集。在完成上述工作之后，下一阶段则为系统的实施和上线，首先需要对基础信息进行整理，对功能进行定制和开发，并且进行系统单元测试和集成测试，直至达到系统上线的标准。

在登录进入系统之后，就可以在用户指定的权限范围之内，执行相关的系统操作。如：针对制造车间的运行流程进行定义，监控订单下达及制造加工过程、设备工作状态等，并能实时采集分析数据，其可以在最大程度上客观反映车间操作人员的执行及设备运行情况。通过使用半导体MES系统，并且在实践中对系统进行持续完善，很多半导体企业因此受益。企业生产效率、设备OEE均得到了稳步提升，产品的生产周期显著缩短，并且在制品报废率也明显降低，一线操作人员的流失率得到了很好的控制，车间的产能进一步提升。

三、结束语

综上所述，根据对半导体行业MES系统的研究与应用分析，从当前实际出发，对其基本框架以及系统实施、使用等多个环节的工作，进行探析，力求以此为基础，更进一步地为有关工作的加强与改进，做出积极贡献，并且为解决现阶段我国半导体行业中存在的诸多问题，提供坚实的理论基础。

参 考 文 献

篇4

全书由7章组成：1.静电学原理：以富兰克林、法拉第、麦克斯韦等几位著名的科学家为例介绍了静电学的基本知识和发展历史，然后谈到了当今静电学的热点问题；2.制造业和静电学基础：讨论了生产环境中的静电放电控制问题；3.详细地阐述了静电放电、过电应力、电磁干扰和电磁兼容的概念；4.系统级静电放电防护：简要介绍了服务器、笔记本电脑、手持设备、手机、磁盘驱动器、数码相机、汽车和空间应用中的静电问题，讨论了系统级ESD测试问题；5.组件级静电放电问题和解决方案：重点讨论了芯片上的ESD保护网络、ESD电路示意图和半导体芯片布图规划；6.系统级静电放电问题和解决方案：重点是系统级解决方案，同时对系统级电磁兼容扫描技术等新概念进行了讨论；7.静电放电问题的未来：重点讨论了现在和未来纳米技术的ESD防护。