半导体器件工艺原理制作、主讲：李佳

课程内容：随着半导体芯片加工水平的不 断提高，芯片的最小线宽在不断减小，工 艺的提高导致了具有更高集成度和可靠性 的集成电路的产生，从而推动了电子工业 的革命。半导体器件工艺介绍了芯片制造 工艺的基本流程，其中包括晶体生长技术、 硅的氧化技术、光刻和刻蚀技术、半导体 掺杂的主要技术、各种薄层淀积，最后介 绍了集成电路制造流程中的一些关键问题： 钝化、隔离和化学清洗。

第一章 半导体产业介绍 概述在20世纪，我们可以看到从机械技术派生出的 产品已经发展到现在的集中电子技术产品。比如 说，从磁带播放机到数字CD机，到现在的MP3, MP4,MP5 ;汽车的控制系统越来越智能化人性化； 电脑更是在社会普及，我们现在无论是工作还是 学习或者是生活中根本离不开电脑，它在各个方 面起着作用。那么这些电子产品的不断更新换代， 正是不断发展的电子技术所导致的必然结果。

半导体产业正是这场技术革命的中心。主要 建筑材料—半导体—是贯穿整个电子产品的要素。 半导体产品是由具有不同技术技巧的人们制造的： 比如说根据客户需要创造新设计的设计师，根据 设备和工艺要求而改善性能的工程师以及在自动 化工厂制造半导体产品的技师。总体的趋势就是 增长着的半导体市场不断要求以更低的成本获得 更好的性能。

本章学习的目标： 1.了解目前的经济状态和半导体产业的技术基础 2.了解芯片制造一些术语 3.知道什么是集成电路和分立器件，以及之间的区别 4.了解半导体工艺的基本步骤 5.清楚半导体产业的发展趋势

1.1 半导体工业的诞生 专业术语 硅片：制造电子器件的基本半导体材料， 圆形单晶薄片 芯片：在硅片制造厂，由硅片生产的半导 体产品 晶圆：多指单晶硅圆片，由普通硅沙拉制 提炼而成，按其直径分为4英寸、5英寸、6 英寸、 8英寸，12英寸甚至更大规格。

前后工序：IC制造过程被称为前工序， 是最要 害的技术；流片后，其切割、 封装等工序被 称为后工序 线宽：是指IC工艺可达到的最小导线宽度，是 IC工艺先进水平的主要指标 封装：指把硅片上的电路管脚，用导线接引到 外部接头处，以便与其它器件连接

芯片制造:通过一定的工艺技术将一些元器件(晶体 管、电阻、电容等)制作在一块晶片上， 完成一定功能的电子器件，制作十分精 细，复杂，它的发展与其它科技(材料科 学、计算机科学、通讯科学、宇航学)紧 密联系在一起。

电信号处理工业始于上个世纪初的真空管，真空 管具有开关和放大功能，它使得收音机

、电视机 和其他电子产品成为可能。它也是世界上第一台 计算机的大脑。

真空管的缺点是体积大(导致真空泄露、易碎)、 功耗大(相对较多电能来运行),寿命短(元件老 化快)。主要缺点是易烧毁导致运行时间有限。当 时这些问题成为许多科学家寻找真空管替代品的 力，这个努力在 1947年12月23日 得以实现。也就 是第一只Ge合金 管的诞生。如图所示。

1.2 固态器件 Ge合金管的缺点是工作温度低，电性能差。 50年代随着硅平面制造工艺的出现，很快就出现 了用硅材料制造的晶体管。 由于硅材料的制造温度(熔点温度1415℃)和硅晶 体管的工作温度都优于锗(熔点温度937℃) ,加 之SiO2 的天然生成使得硅晶体管很快取代了Ge晶 体管。 固态技术不仅用于制造晶体管，还包括二极管、 电阻器和电容器。 分立器件：每个芯片只含有一个器件

1.3 集成电路 将多个电子元件以相互联系的状态集 成在一个硅衬底上或绝缘材料薄层片 子上，再用一个管壳将其封装起来， 构成一个完整的、具有一定功能的电 路或系统，被称为集成电路或简称IC。

最早的集成电路仅是几个晶体管、二极管、电容 器、电阻器组成，而且是在锗材料上实现的，是 由德州仪器公司的杰克·基尔比发明的。如图所 示。下面的图是用平面技术制造的晶体管。坪区 -V 输出

+V

可以大致以集成在一块芯片上的元件数划分集成 时代。电路集成没有集成 SSI MSI LSI

半导体产业周期1960年之前 20世纪60年代前期 20世纪60年代到70 年代前期 20世纪70年代前期 到70年代后期

每个芯片元件数1 2~50 50~5000 5000~100000

VLSI

20世纪70年代后期 到80年代前期20世纪90年代后期 至今

100000~1000000

ULSI

大于1000000

1.4 工艺和产品趋势 从一开始，半导体工业就呈现出在新工艺和器件 结构设计上的持续发展。工艺的提高导致了具有 更高集成度和可靠性集成电路的产生。 工艺的改进是指以更小尺寸来制造器件和电路， 并使之具有更高的密度，更多的数量和更高的可 靠性。 结构的改进是指新器件设计上的发明使电路的性 能更好，实现更佳的能耗控制和更高的可靠性。

器件的尺寸和数量是IC发展的两个共同目 标。 设计中的最小尺寸称为特征尺寸，将此定 义为制造复杂性水平的标准。 通常用微米来表示。 Gordon Moore在1964年预言IC的密度每隔 18个月将翻一番，------摩尔定律。

集成电路工业发展的另一些规律 建立一个芯片厂的造价也是每3年乘以4; 线条宽度每6年下降一半；芯片上每个器件 的价格每年下降30%~40%; 晶片直径的变化：6 …… 此处隐藏：489字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……