第1讲 集成电路芯片的发展与制造--080218.ppt

电子封装材料与工艺 查尔斯 A. 哈珀 主编（CHARLES A. HARPER） 化学工业出版社 2006年3月第三版 主 要 内 容 半导体相关知识 本征材料：纯硅 9-10个9 250000Ω·cm N型硅： 掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb P型硅： 掺入 III族元素—镓Ga、硼B PN结： §1.2 微电子技术简介 §1.2.1 电子信息技术概述 现代信息技术的特点： 采用电(光)子技术：进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制 以计算机为基础（computer_based） 以软件为核心（software_centric） 现代信息技术领域： 微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等 §1.2.2 微电子技术与集成电路 微电子技术： 以集成电路为核心的电子技术 是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。 §1.2.3 电子线路使用的基础元件的演变 真空电子管 ? 晶体管 ? 中小规模集成电路 ? 大规模超大规模集成电路 集成电路(Integrated Circuit，简称IC) 20世纪50年代出现，以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si)，也可以是化合物半导体如砷化镓(GaAs)等 。 §1.2.4 集成电路的规模 根据所包含的晶体管数目分为： §1.2.5 集成电路分类 根据所用晶体管结构、电路和工艺分为： 双极型（Bipolar）集成电路、 金属-氧化物-半导体(MOS) 集成电路 双极－金属-氧化物-半导体集成电路（Bi-MOS）等 根据集成电路的功能分为： 数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等） 模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等） 根据用途分为： 通用集成电路 专用集成电路（ASIC） §1.2.6 微电子技术与集成电路 集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机的核心。 先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试，又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片 §1.2.7 集成电路的制造 集成电路的制造：400多道工序 集成电路的制造 晶圆的生产工艺流程： 　概括：晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤。 细分： 　 集成电路制造厂（晶圆厂）生产的产品包括： 晶圆切片（也简称为晶圆）---晶圆 超大规模集成电路芯片（可简称为芯片）---芯片 前段（Front End）制程 1、晶圆处理工序（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab）、 2、晶圆针测工序（Wafer Probe）； 后段（Back End）制程 3、构装工序（Packaging）、 4、测试工序（Initial Test and Final Test）。 硅晶圆材料（Wafer） 圆晶是制作硅半导体IC所用之硅芯片，状似圆形，故称晶圆。材料是「硅」， IC（Integrated Circuit）厂用的硅芯片即为硅晶体，因为整片的硅芯片是单一完整的晶体，故又称为单晶体。但在整体固态晶体内，众多小晶体的方向不相，则为复晶体（或多晶体）。生成单晶体或多晶体与晶体生长时的温度，速率与杂质都有关系。 一般清洗技术 光学显影 光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。 关键技术参数: 最小可分辨图形尺寸Lmin(nm) 聚焦深度DOF 曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外 蚀刻技术（Etching Technology） 蚀刻技术（Etching Technology）是将材料使用化学反应物理撞击作用而移除的技术。可以分为: 湿蚀刻（wet etching）:湿蚀刻所使用的是化学溶液，在经过化学反应之后达到蚀刻的目的. 干蚀刻（dry etching）:干蚀刻则是利用一种电浆蚀刻（plasma etching）。电浆蚀刻中蚀刻的作用，可能是电浆中离子撞击芯片表面所产生的物理作用，或者是电浆中活性自由基（Radical）与芯片表面原子间的化学反应，甚至也可能是以上两者的复合作用。 现在主要应用技术:等离子体刻蚀 常见湿法蚀刻技术 CVD化学气相沉积 利用热能、电浆放电或紫外光照