半导体制造工艺 教学课件 作者 张渊 第1章　绪　　论.ppt

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1、半导体制造工艺张渊主编张渊主编半导体制造工艺高职高专“十二五”电子信息类专业规划教材第1章　绪　　论第1章　绪　　论1.1　引言1.2　基本半导体元器件结构1.3　半导体器件工艺的发展历史1.4　集成电路制造阶段1.5　半导体制造企业1.6　基本的半导体材料1.7　半导体制造中使用的化学品1.8　芯片制造的生产环境1.1　引言图1-1　集成电路组成的抽象结构图1.1　引言图1-2　典型的半导体芯片的制造流程1.2　基本半导体元器件结构图1-3　由二极管、MOS场效应晶体管和电阻组成的SRAM电路图1.2　基本半导体元器件结构1.2.1　无源元件结构1.集成电路电阻

2、的结构图1-4　集成电路中电阻的结构1.2　基本半导体元器件结构图1-5　利用基区、发射区扩散形成电阻的结构1.2　基本半导体元器件结构图1-6　外延层电阻结构1.2　基本半导体元器件结构图1-7　MOS集成电路中的多晶硅电阻1.2　基本半导体元器件结构图1-8　集成电路中电容的结构2.集成电路电容结构1.2　基本半导体元器件结构图1-9　PN结电容结构1.2　基本半导体元器件结构图1-10　MOS场效应晶体管电容结构1.2　基本半导体元器件结构1.2.2　有源器件结构有源器件，如二极管和晶体管与无源元件在电子控制方式上有很大差别，可以用于控制电流方向，放大小的信

3、号，构成复杂的电路。这些器件与电源相连时需要确定电极（+或-）。工作时利用了电子和空穴的流动。1.二极管的结构图1-11　集成电路中二极管的基本结构1.2　基本半导体元器件结构图1-12　集成电路中二极管的结构1.2　基本半导体元器件结构图1-13　晶体管的基本结构2.晶体管的结构1.2　基本半导体元器件结构图1-14　MOS管的结构图和示意图3.场效应晶体管的结构1.2　基本半导体元器件结构图1-15　CMOS反相器电路的电路图、顶视图和剖面图4.CMOS结构1.3　半导体器件工艺的发展历史图1-16　生长型晶体管生长示意图1.3　半导体器件工艺的发展历史图1-

4、17　合金结结型晶体管示意图1.3　半导体器件工艺的发展历史图1-18　台面型结型晶体管示意图1.3　半导体器件工艺的发展历史图1-19　硅平面结型晶体管示意图1.4　集成电路制造阶段1.4.1　集成电路制造的阶段划分半导体集成电路制造一般包括以下几大部分：硅片（晶圆）的制备、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件封装，如图1⁃20所示。值得一提的是半导体制造的各个部分并不是由一个工厂来完成的，而是由不同的工厂分别来完成，也就是说硅片制备有专门的制造企业，制备硅片的企业并不进行硅片的制造，它只为硅片制造厂提供硅片，而硅片制造厂从硅片制备厂买来所需要的硅片，进行硅片制造，

5、而制造中所用到的掩膜版也由专门的生产企业来提供，硅片制造完成的芯片的封装也不由硅片制造企业完成，而是由封装企业来完成，这样做可以减少设备的维护费用。1.4　集成电路制造阶段图1-20　半导体芯片的制造框图1.4　集成电路制造阶段硅片制备　将硅从沙中提炼并纯化，形成半导体级的多晶硅。芯片制造　硅片到达硅片制造厂，经过清洗、成膜(氧化、淀积)、光刻、刻蚀和掺杂(扩散、离子注入)等主要工艺之后，加工完成的硅片具有永久刻蚀在硅片上的完整的集成电路。图1-21　半导体芯片制造的关键工艺1.4　集成电路制造阶段(3)掩膜版制作　掩膜版中包括构成芯片的各层图形结构，现在最常用的

6、掩膜版技术是石英玻璃涂敷铬，在石英玻璃掩膜版表面的铬层上形成芯片各层结构图形。(4)装配与封装　芯片制造完成后，封装之前芯片要经过测试/拣选进行单个芯片的电学测试，拣选出合格芯片和不合格芯片，并作出标识，合格芯片包装在保护壳体内。(5)终测　为了确保芯片的功能，要对每个被封装的集成电路进行测试，以保证芯片的电学和环境特性参数满足要求，即保证发给用户的芯片是合格芯片。1.4　集成电路制造阶段图1-22　世界上第一块集成电路1.4.2　集成电路时代划分1.4　集成电路制造阶段表1-1　集成电路时代划分1.4　集成电路制造阶段1.4.3　集成电路制造的发展趋势电子器件中

7、不论是电子管还是晶体管，一般都具有这样的特点：随着它们结构尺寸的缩小，将会使工作速度增加，使功耗降低，其结果是使速度提高与晶体管的尺寸缩小的同时，集成电路的性能将获得改善。同时，由于尺寸的减小，有可能容纳更多的元器件，从而通过提高集成度，扩大功能。就可靠性来考虑，随着集成规模的增大，使印制电路板上的焊点数减少，从而使每个元器件的故障率降低。(1)提高芯片的性能　芯片的性能一般包括两方面的内容，一是芯片的工作速度，二是芯片工作过程中的功耗。1.4　集成电路制造阶段表1-2　1μm以下产业的技术节点列表(2)提高芯片的可靠性　芯片的可靠性主要指芯片寿命。(3)降低芯片

8、的成本　半