半导体制造工艺教案.doc

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1、课题序号1授课班级075电子1、2授课课时4授课形式讲授授课章节主题1、初识半导体制造工艺名称使用教具多媒体1了解基本半导体元器件结构2了解半导体器件工艺的发展历史3了解集成电路制造阶段教学目的4了解半导体制造企业5了解基本的半导体材料6熟悉半导体制造中使用的化学品7熟悉芯片制造的生产环境教学重点集成电路制造阶段、半导体制造中使用的化学品、芯片制造的生产环境教学难点基本半导体元器件结构更新、补充、删节无内容课外作业1-1——1-19教学后记授课主要内容或板书设计1.1引言1.2基本半导体元器件结构1.3半导体器件工

2、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课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤1.1引言图1-1集成电路组成的抽象结构图图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1.2.1无源元件结构1.集成电路电阻的结构图1-4集成电路中电阻的结构图1-5利用基区、发射区扩散形成电阻的结构图1-6外延层电阻结构图1-7MOS集成电路中的多晶硅电阻2.集成电路电容

3、结构图1-8集成电路中电容的结构图1-9PN结电容结构图1-10MOS场效应晶体管电容结构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图1-12集成电路中二极管的结构2.晶体管的结构图1-13晶体管的基本结构3.场效应晶体管的结构图1-14MOS管的结构图和示意图4.CMOS结构图1-15CMOS反

4、相器电路的电路图、顶视图和剖面图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图1-17合金结结型晶体管示意图图1-18台面型结型晶体管示意图图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

5、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，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。图1-20半导体芯片的制造框图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(3)掩膜版制作掩膜

6、版中包括构成芯片的各层图形结构，现在最常用的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。图1-22世界上第一块集成电路1.4.2集成电路时代划分表1-1集成电路时代划分1.4.3集成电路制造的发展趋势

7、电子器件中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1-21μm以下产业的技术节点列表(2)提高芯

8、片的可靠性芯片的可靠性主要指芯片寿命。(3)降低芯片的成本半导体芯片的价格一直持续下降。1.5半导体制造企业(1)设计/制造企业许多企业都集合了芯片设计和芯片制造，从芯片的前端设计到后端加工都在企业内部完成。(2)代工企业在芯片制造业中，有一类特殊的企业，专门为其他芯片设计企业制造芯片，这类企业称为晶圆代工厂。1.6基本的半导体材料1.6.1硅——最常见的半