集成电路制造技术——原理及工艺-PPT上.ppt

微 电 子 工 艺 哈尔滨工业大学 田丽 tianli@绪论 引言 微电子工艺发展状况 微电子工艺特点与用途 本课程内容 1 引言 ?早在1830年，科学家已于实验室展开对半导体的研究。 ? 1874年，电报机、电话和无线电相继发明等早期电子仪器亦造就了一项新兴的工业──电子业的诞生。? 基本器件的两个发展阶段 分立元件阶段（1905～1959） 真空电子管、半导体晶体管 集成电路阶段（1959～） SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI 什么是微电子工艺 微电子工艺，是指用半导体材料制作微电子产品的方法、原理、技术。 不同产品的制作工艺不同，但可将制作工艺分解为多个基本相同的小单元（工序），称为单项工艺。 不同产品的制作就是将单项工艺按需要顺序排列组合来实现的。 微电子工业生产过程图 npn-Si双极型晶体管芯片工艺流程----硅外延平面工艺举例 2 微电子工艺发展历程 诞生:1947年12月在美国的贝尔实验室，发明了半导体点接触式晶体管，采用的关键工艺技术是合金法制作pn结。 The First Transistor from Bell Labs 诞生 1958年在美国的德州仪器公司和仙童公司各自研制出了集成电路，采用的工艺方法是硅平面工艺。 Jack Kilby’s First Integrated Circuit 仙童（Fairchild）半导体公司 1959年7月，诺依斯提出：可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线，这是解决元件相互连接的最好途径。 1966年，基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。 1969年，法院最后的判决下达，也从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明。 发展 60年代的出现了外延技术，如：n-Si/n+-Si，n-Si/p-Si。一般双极电路或晶体管制作在外延层上。 70年代的离子注入技术，实现了浅结掺杂。IC的集成度提高得以实现。 新工艺，新技术，不断出现。（等离子技术的应用，电子束光刻，分子束外延，等等） 张忠谋：台湾半导体教父 全球第一个集成电路标准加工厂（Foundry）是1987年成立的台湾积体电路公司，它的创始人张忠谋也被誉为“晶体芯片加工之父”。 戈登-摩尔提出摩尔定律 DROM集成度与工艺的进展 2002年1月：英特尔奔腾4处理器推出，它采用英特尔0.13μm制程技术生产，含有5500万个晶体管。 2002年8月13日：英特尔透露了90nm制程技术的若干技术突破，包括高性能、低功耗晶体管，应变硅，高速铜质接头和新型低-k介质材料。这是业内首次在生产中采用应变硅。 2003年3月12日：针对笔记本的英特尔·迅驰·移动技术平台诞生，采用英特尔0.13μm制程技术生产，包含7700万个晶体管。 2005年5月26日：英特尔第一个主流双核处理器“英特尔奔腾D处理器”诞生，含有2.3亿个晶体管----90nm制程技术生产。 2006年7月18日：英特尔安腾2双核处理器发布，含有17.2亿个晶体管----90nm制程技术生产。 2006年7月27日：英特尔·酷睿?2双核处理器,含有2.9亿多个晶体管，采用英特尔65nm制程技术。 2007年1月8日：65nm制程英特尔·酷睿?2四核处理器和另外两款四核服务器处理器。英特尔·酷睿?2四核处理器含有5.8亿多个晶体管。 2007年1月29日：英特尔酷睿?2双核、英特尔酷睿?2四核处理器以及英特尔至强系列多核处理器的数以亿计的45nm晶体管或微小开关中用来构建 未来 电子产品发展趋势：更小，更快，更冷 现有的工艺将更成熟、完善；新技术不断出现。当前，光刻工艺线宽已达0.045微米。由于量子尺寸效应，集成电路线宽的物理极限约为0.035微米，即35纳米。 另外，硅片平整度也是影响工艺特征尺寸进一步小型化的重要因素。 微电子业的发展面临转折。上世纪九十年代纳电子技术出现，并越来越受到关注。 近10年来 ，“轻晶圆厂”（fab-light）或“无晶圆厂”（fabless）模式的兴起，而没有芯片设计公司反过来成为IDM（Integrated Device Manufacturer） 。 5年前英特尔做45纳米时，台积电还停留在90纳米，中间隔了一个65纳米。但到45纳米，台积电开始“抢先半步”。即遵循“摩尔定律”的英特尔的路线是45、32、22纳米，台积电的路线则是40、28、20纳米。 3 微电子工艺特点及用途 超净 环境、操作者、工艺三方面的超净，如超净室，ULSI在100级超净室制作，超净台达10级。 超纯 指所用材料方面，如衬底材料、功能性电子材料、水、气等； Si、Ge单晶纯度达11个