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1、HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN半导体技术的发展概况半导体技术的发展概况电学部 唐跃强2012.021HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN主要内容主要内容一、半导体技术的发展一、半导体技术的发展二、半导体技术的热点二、半导体技术的热点三、探讨的问题三、探讨的问题2HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN 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
2、分类号：H01L、H05K、G06、H01S。一、半导体技术的发展一、半导体技术的发展3HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN半导体器件的零部件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半导体器件的制造设备及工艺。产品种类产品种类：分立器件分立器件：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）集成电路（布图）例如有：集成的晶体管、MOS、CMOS、DRAM、SRAM、
3、ROM、EPROM、EEPROM 、SOC等；4HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN二、半导体技术的热点二、半导体技术的热点1、纳米技术；、纳米技术；2、太阳能电池技术（光电）；、太阳能电池技术（光电）；3、LED技术（技术（OLED技术，电光）；技术，电光）；4、FinFET技术。技术。5HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术；、太阳能电池技术；（1）单晶硅太阳能电池）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，最高的达到左右
4、，最高的达到24，单晶，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，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，使用寿命一般可达使用寿命一般可达15年，最高可达年，最高可达25年。年。（2）多晶硅太阳能电池）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。左右。（3）非晶硅太阳能电池）非晶硅太阳能电池非晶硅太阳电池是非晶硅太阳电池是1976年出现的
5、新型薄膜式太阳电池，目前国际先进水平为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。左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。6HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术、太阳能电池技术4）化合物半导体太阳电池）化合物半导体太阳电池a)硫化镉太阳能电池；硫化镉太阳能电池；b)砷化镓太阳能电池；砷化镓太阳能电池；c)铜铟硒太阳能电池铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度新型多元带隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池，光电转化率为薄膜太阳能电池，光电转化率为18)7HTTP
6、:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术、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、）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（常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电
7、膜的玻璃的负极。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（与传统的太阳电池相比有以下一些优势（附图附图FTO导电玻璃上的导电玻璃上的ZnO纳纳米片米片SEM图）图）a)寿命长：使用寿命可达寿命长：使用寿命可达15-20年；年；b)结构简单、生产工艺简单，易于制造；结构简单、生产工艺简单，易于制造；c)生产成本较低。生产成本较低。1991年
8、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电转换效率达到7.1%7.9%。8HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术；、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，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太阳能电池专利技术可以分为PN结、结、PIN结、结、肖特基结、异质结、肖特基结、异质结、MIS结、超晶格能带结构结、超晶格能带结构和能带渐变结构。和能带渐变结构。（1）PN结结构：结结构：PN结结构的最早专利申请始
9、于结结构的最早专利申请始于1965年。年。（2）PIN结结构，最早专利申请始于结结构，最早专利申请始于1955年。年。9HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术；、太阳能电池技术；（3）异质结结构：）异质结结构：最早专利申请始于最早专利申请始于1956年年（4）肖特基结结构：）肖特基结结构：专利申请始于专利申请始于1966年年10HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN2、太阳能电池技术；、太阳能电池技术；（5）MIS结结构结结构专利申请始于专利申请始于1971年年（6）超晶格能带结构）超
10、晶格能带结构专利申请始于专利申请始于1982年年（7）能带渐变结构）能带渐变结构最早专利申请始于最早专利申请始于1977年年11HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN4、FinFET技术 (1) Lowk介质材料的背蚀工艺 (ILD)12HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNLow k介质材料13HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN14HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN(2) High k介质材料15HTT
11、P:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k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16HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k介质材料SiO23.9Si3N4/SiO2 stack5 - 6Si3N4 7Al2O310ZrSiOy, HfSiOx, LaSiOx 10-20ZrO2, HfO2, La2O3, Y2O315-30crystal Pr2O3 3017HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k介质材料淀积方
12、法：MOCVDPVD (溅射, 蒸发)ALE (原子层淀积)MBE18HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k介质材料ALD (原子层淀积)19HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k介质材料20HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHigh k介质材料21HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN(3) FinFET22HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GO
13、V.CNFinFET优点：尺寸 (L 10 nm, 20nm)低功耗最佳阈值电压 (60 mV / decade)23HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNFinFET24HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNFinFET-制造25HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNFinFET-制造26HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN27HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.C
14、NFinFET 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28HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN三、探讨的问题三、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、印刷电路板能否获取专利保护（版权、外观设计、商业秘密）？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）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）？设计保
15、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？）含有计算机软件的制造设备能否获取专利保护？29HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN（1）印刷电路板能否获取专利保护）印刷电路板能否获取专利保护（版权、外观、商业秘密）？（版权、外观、商业秘密）？申请文件如何表述？申请文件如何表述？案例案例1：权利要求权利要求30HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN（2）集成电路布图能否获取专利保）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、版护（集成电路布图设计保护条例、版权、商业秘密）？权、商业秘密）？申请文件如何表述？申请文件如何表述？31HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN案例案例232HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN（3）含有计算机软件的制造设备能）含有计算机软件的制造设备能否获取保护？否获取保护？申请文件如何表述？申请文件如何表述？33HTTP:/WWW.SIPO.GOV.CNHTTP:/WWW.SIPO.GOV.CN谢谢！谢谢！34
