关键词： 半导体设备企业   自主研发   流程优化   核心竞争力  

摘要： 半导体设备作为高端制造领域的重要组成部分，近年来发展极为迅速。Y 公司作为此领域的重要参与者，其半导体设备研发流程的优化成为提升其核心竞争力的关键。本课题便是针对 Y 公司的这一需求，运用门径管理、集成产品开发、并行工程等理论对其研发流程进行深入研究和优化。　　通过广泛的文献综述，梳理了门径管理、集成产品开发、并行工程等理论的发展历程和应用现状，为后续的实地调查和案例分析提供了理论支撑。接着，采用访谈等多种方式，对 Y公司的研发部门进行了深入的实地调查，从而全面了解了其 IC测试机研发流程的实际运作情况。　　在深入分析 Y 公司研发流程的基础上，发现了一些关键问题，如研发的产品面向用户群体狭窄、产品推出后没有升级迭代空间、项目资源安排混乱、研发国产缺乏反馈等。这些问题不仅影响了产品研发的效率和成功率，也增加了企业的研发成本和风险。　　针对这些问题，创新性的结合门径管理、集成产品研发、并向工程理论的核心思想，提出了一系列具体的优化措施。这些措施包括简化研发流程、优化资源分配、提高决策效率等，旨在提高 Y 公司研发流程的整体绩效。同时，为了确保这些优化措施的有效实施，还提出了一套完善的实施保障措施，包括组织变革、人员培训、制度建设等。　　通过对比优化前后的研发流程绩效，发现应用流程优化相关理论后，Y 公司的研发流程管理水平得到了显著提升，产品研发周期、项目成功率、试制产品合格率均有了明显改善。这些研究成果不仅为 Y 公司的持续发展提供了有力支持，也为其他类似企业在高端制造领域的半导体设备研发提供了有益的参考和借鉴。

关键词： 半导体技术  

ISBN: (纸本)9787111752226

摘要： 本书以图解的形式，简单明了地介绍了什么是半导体以及半导体的物理特性，什么是IC、LSI以及其类型、工作原理和应用领域。在此基础上详细介绍了LSI的开发与设计、LSI制造的前端工程、LSI制造的后端工程，以使读者全面了解集成电路芯片的设计技术、制造工艺和测试、封装技术。最后，介绍了代表性半导体元件以及半导体工艺的发展极限。

关键词： 窄带隙二维材料   黑磷   光电探测器   双极性   能带调控  

摘要： 随着现代信息技术的飞速发展,低功耗的宽光谱光电探测器在遥感成像、光通信、军事侦察、无人驾驶等诸多领域得到了广泛的应用。虽然以硅基材料为代表的商用光电探测器具有成熟的工艺制程,但受限于结构特性,其在微型化、宽光谱、多功能应用等方面存在诸多问题。二维材料具有的低维结构、多物理性质以及强光-物质相互作用等优势,为新型宽光谱光电探测器的发展提供了新机遇。例如,基于石墨烯的光电探测器可实现可见光到远红外的超宽光谱探测以及超快的响应速度,但石墨烯零带隙的特点限制了光电探测器的光响应度和光电导增益性能。在众多的二维材料中,窄带隙黑磷（black phosphorus,BP）半导体具有可调的带隙、高载流子迁移率、双极性导电特性,为开发高性能的自驱动宽光谱光电探测器提供了基础,同时为功能集成的光电器件提供了更多的调控维度。本论文聚焦窄带隙的BP半导体,研究了非对称接触策略在BP半导体自驱动宽光谱光电探测器上的应用,并深入探索了非对称BP器件实现自驱动宽光谱光电探测的物理机制;从双极性特征出发进一步发展了调控BP双极性的新方法,利用静电掺杂构建pn同质结器件,系统研究了所制备的自驱动宽光谱光电探测器的光电性能,进一步优化了器件的光伏特性,为在栅极调控下设计多样化的能带结构提供了基础;最后在双栅BP同质结中研究了栅压依赖的可重构正负光伏响应,并对其在宽光谱感算一体卷积图像处理上的应用进行了探索。基于此,本文主要围绕二维BP半导体的光电探测与器件功能集成展开研究,具体研究内容和结果如下: 1.非对称接触诱导的BP自驱动宽光谱光电探测器。基于能带结构的对准关系,本文设计了具有非对称接触结构的铬/黑磷/二碲化钨（Chromium/black phosphorus/Tungsten ditelluride,Cr/BP/WTe2）器件,选用二维半金属WTe2与BP实现欧姆接触,采用常规金属Cr与BP实现肖特基接触,通过在BP沟道中构建强的单向内建电场,实现了一种覆盖可见光到红外光谱的自驱动宽光谱光电探测器。在532 nm和1550 nm的零偏压照射下,器件的响应度分别为～283和～193 mA W-1,相应的比探测率为～2.3×1011和～1.2×1011 Jones。结果表明,设计良好的能带结构可以在窄带隙二维材料上构建较好的肖特基和欧姆接触,通过肖特基势垒诱导的光伏效应和BP固有的光热电效应的共同光响应机制,实现自驱动宽光谱光电探测器。 2.基于面内BP同质结的自驱动宽光谱光电探测器。为进一步优化光电探测器的光伏特性,发展了BP双极性调控的新方法,通过热蒸发铝和自然氧化的方法在BP纳米片上制备可控厚度的氧化铝覆盖层,利用双栅结构的静电掺杂分别进行电子和空穴掺杂,在器件中构筑出具有强内建电场的pn结,以驱动光生电子-空穴对的自发分离,实现了覆盖可见光到红外光谱的自驱动宽光谱光电探测。该器件对532和1550 nm激光的响应度分别可达～226和～153 mA W-1,在零偏置电压下的比探测率分别为～7.6×1010和～5.1×1010 Jones。多种波长下,器件在变功率的光电响应中呈现出恒定的光响应度和接近于1的拟合幂指数,证实了器件的光响应机制来源于光伏效应。 3.基于BP同质结的宽光谱可重构光伏探测和感算一体图像处理。理论仿真和电学试验证实,通过调控栅极电场可在双栅BP器件中实现连续的能带耦合,从而构建可重构的pn同质结,器件在宽光谱探测中表现出与栅压线性依赖的正负光伏特性,使得光响应度变化可以对应神经网络中卷积计算过程的权重更新,从而可在传感器端实现涵盖红外波段的宽光谱卷积运算。在应用中,器件可实现对高光谱遥感图像的锐化和边缘增强等滤波功能。此外,在宽光谱的数字图像识别分类任务中,识别准确率在经过5个训练周期即可达到～100%。本工作证实了双栅BP同质结器件可作为宽光谱感算一体原型图像传感器,通过更新栅极电场实现图像感知和卷积计算的功能集成应用。

关键词： 半导体   芯片   中美竞争   产业竞争 semiconductor   chip   Sino-US competition  

摘要： 针对不断升级的中美半导体领域争端，本文梳理了美国对华半导体管制的趋势与要点。从特朗普政府到拜登政府，美对华半导体管制呈现出由“有限出口”向“全面出口管制”、由“5G”延伸至“AI”、由“大棒”扩展为“胡萝卜加大棒”、从“单边约束”扩展到“多边合围”的趋势。从管制要点来看，拜登政府在半导体产业链的所有关键环节都设计了阻碍中国技术进步的方案，不但限制高算力芯片成品对华出口，而且限制产业链上游的芯片制造设备、零部件、芯片设计软件出口以及产业链下游的算力租赁服务。针对美政府全方位围堵，本文提出对外强化与非热点半导体国家的联系、重视非传统技术路线半导体开发、借鉴比利时微电子研究中心运作模式发展共性技术机构等产业突围思路。

关键词： 滑移铁电半导体   鲁棒性   多极化态   抗疲劳特性   肖特基势垒  

摘要： 铁电材料由于存在稳定的剩余极化强度,且剩余极化矢量方向可被外电场翻转,因此被广泛的应用于非易失性存储器件研究,如:铁电晶体管、铁电隧道结以及铁电二极管等。在当前大数据和人工智能的背景下,对器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不断提高,传统的铁电体受限于临界尺寸效应已经不能满足微电子器件的发展需求。近期,研究人员在二维原子晶体中发现一种新颖的铁电体——滑移铁电体。此铁电体不仅突破了铁电临界尺寸效应,且呈现出崭新的铁电极化机理和翻转机理,即铁电体的面外极化来源于相邻原子层间的不对称电荷补偿,而面外极化翻转则由面内滑移诱导。但目前鲜有关于滑移铁电半导体的铁电物理及电子器件特性的研究。因此,本论文旨在这一问题展开研究,具体内容如下: 1.利用化学气相传输成功地制备出空间反演对称性破缺的菱方晶系二硫化钼（3R-MoS2）单晶;场效应电学输运测量表明3R-MoS2具有n型半导体特性,器件的开关比高达10～8,迁移率可达8.6 cm2 V-1 s-1;通过动态电场输运测量发现双层和三层的3R-MoS2器件展现出典型的铁电双稳态,而单层及六方晶系双层MoS2（2H-MoS2）并未观察到铁电双稳态,同时压电力响应显微镜呈现出铁电典型的相位滞后曲线和蝶形振幅曲线,表明3R-MoS2为一种新颖的滑移铁电半导体。结合变温电学输运测量、二次谐波及X射线衍射测试表明3R-MoS2具有高的居里相变温度;由于反演对称性破缺得到有效维持,即使样品的自由电子浓度在高达5.42×1012 cm-2,铁电极化依旧能被外电场翻转; 2.通过对比双层和三层的3R-MoS2静态电学输运行为和开尔文表面电势,发现滑移铁电的层间界面极化存在累积效应,且第一性原理计算多层3R-MoS2的铁电极化翻转属于逐层滑移模式,这使得在n层的样品中,制备成的铁电器件的存储态数量为2n-1,这为制备多存储态的铁电器件提供了一种全新的途径。同时由于滑移铁电半导体的极化起源和铁电极化翻转均不是由极性离子位移导致的,因而3R-MoS2展现出优异的抗疲劳特性,即疲劳循环次数高达一百万次,总疲劳时间达到10～5 s;通过原位开尔文表面电势发现滑移铁电半导体的铁电极化翻转依靠畴壁的扩展或收缩。进一步的理论计算表明样品中存在的硫空位缺陷电荷,但是在双极性电场下硫空位并不会阻碍铁电极化翻转,且范德华间隙阻止硫空位迁移至界面形成“界面死层”,这使得滑移铁电体的铁电极化在经历频繁切换后,剩余极化强度并不会丢失。 3.通过在源漏端引入费米能级可调的单层石墨烯,构建出高性能滑移铁电半导体晶体管,利用铁电极化翻转前后界面的束缚电荷对源区石墨烯费米能级的调控实现器件的“开启”与“关闭”之间的切换。器件的存储窗口达到4.5 V,电流开关比高至10～6,通过热电子发射模型提取出铁电极化翻转前后的肖特基势垒高度差值达到250 me V,器件存储态的保持特性达到1000 s。为弱铁电极化的滑移铁电体在电子器件方面的应用提供了一个新的解决办法。同时当静电栅压或光调控沟道的电子浓度时,原本4.5 V的宽存储窗口随之消失,器件的开关比从10～6减小到10～3,展现出可灵活调控的存储性能,这有望将滑移铁电半导体器件应用于存算一体。

关键词： 半导体工艺  

ISBN: (纸本)9787111764946

摘要： 本书详细描述和分析了半导体器件制造中的可靠性和认定，并讨论了基本的物理和理论。本书涵盖了初始规范定义、测试结构设计、测试结构数据分析，以及工艺的最终认定，是一本实用的、全面的指南，提供了验证前端器件和后端互连的测试结构设计的实际范例。

关键词： 半导体激光器   MMI耦合器   电光转换效率   参数敏感性  

摘要： 基横模半导体激光器因具有尺寸小、光束质量好、功耗低、效率高的一系列的优点,在光通信系统、光网络、光储存等众多领域中有着广泛的应用。随着新型科技的出现以及现有技术的拓展,人们对基横模激光器的输出功率提出了越来越高的要求。为了提高半导体激光器的输出功率,激光器需要增大器件的增益介质体积。目前研究人员将大光腔、非对称窄波导、平板耦合波导等结构应用在半导体激光器中,使激光器在保持基横模的同时提高输出功率。 近年来,有报道将多模干涉耦合器（MMI）应用在半导体激光器中。传统的有源MMI半导体激光器多模波导多为矩形结构,若想增大其有源面积则需要更长的腔长,使得激光器谐振腔的出光效率降低,导致阈值电流增加,同时也使得激光器电光转换效率下降。由于矩形MMI宽度和长度存在相对严格的匹配关系,对器件制备工艺的要求较高。目前大多数有源MMI器件是通过增大有源面积或设计多个MMI排列来增加其输出功率,针对改变结构优化有源MMI器件性能的报道较少。本文围绕有源MMI半导体激光器展开研究,分析了各结构参数对MMI性能影响的机理,并据此提出了一种双梯形有源MMI半导体激光器,针对该种器件展开了器件输出特性、参数敏感性及制备工艺研究。具体研究内容包括: 1)首先,围绕半导体激光器工作原理和多模干涉耦合器（MMI）自映像原理展开研究。分析了半导体激光器的腔长和电光转换效率的关系,同时分析了MMI多模波导内部光的自映像效应成像机制和MMI的模态增益及增益对折射率的影响,为之后的波导设计提供理论依据。 2)其次,提出一种双梯形MMI激光器（DTM-LD）。分析了相同有源面积下不同结构参数DTM-LD的腔长缩短机制,以及结构参数对器件制造误差参数敏感性的影响,并进行了参数优化,在保持有源面积约为3.33×10～4μm2的情况下,DTM-LD的腔长相比于矩形有源MMI半导体激光器（MMI-LD）减小了4.2%。 3)最后,对DTM-LD器件和矩形有源MMI半导体激光器（MMI-LD）器件进行工艺制备及测试分析。测试结果表明,在注入电流为1A情况下,相比于MMI-LD,DTM-LD的电光转换效率由14.5%提升至16.3%,同时其最高输出功率由355 m W小幅提升至360 m W。当MMI多模波导的宽度减小0.5μm时,相比于MMI-LD器件,DTM-LD的输出功率损耗由51 m W减小至40 m W,降低了21.6%,表明相比于MMI-LD,DTM-LD在提高电光转换效率的同时有效降低了器件输出功率对结构参数的敏感性,减小了制备的工艺难度。