微电子材料与制程(208页word版课件讲义)

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1、第一章综览(陈力俊教授清大材料系)第二章半导体基本理论(李建平教授交大电工所)第三章硅晶圆材料制 造技术(薛银升处长中德电子公司)第四章硅晶薄膜(游萃蓉副部经理联华电子公司)      第五章半导体蚀刻技术 　(周立人教授清大材料系)第六章微影技术(龙文安教授交大应化所)第七章离子布植硅(朱志勋副总经理力旺科技公司)(陈力俊教授清大材料系)第八章金属薄膜与制程(陈力俊教授清大材料系)(卢火铁协理联华电子公司)第九章氧化、介电层(郑晃忠教授交大电工所)(蔡孟锦教授联华电子公司)第十章电子构装技术(谢宗雍教授交大材料所)第十一

2、章材料分析技术在集成电路制程中的应用(谢咏芬总经理闳康科技公司)    (何快容经理联华电子公司)第一章 综     览1.什么是电子材料2.微电子工业3.微电子材料4.材料的电性5.半导体6.二极管7.晶体管8.硅晶集成电路9.集成电路制程10.微电子材料特性1.微电子材料的应用2.未来挑战与展望 *附录1*附录2 Roadmap sj98slid1.什么是电子材料材料依性能分类，可分为两大类:一为反应机械功能的结构材料;另一则为反应除机械以外的其它功能，如声、光、化、电、磁、热或辐射能，称为功能材料。其中功能与材料电子

3、结构有密切关系，如电、光、磁能的材料统称为电子材料。与电能有关材料，依其用途可分为:(1)电力系统材料:用于发电、输送电力。(2)电机材料:如电动马达、传感器、控制系统、仪器、自动化设备、升降机、电动输送系统材料。(3)国防设备材料:如航空、太空雷达系统，声纳、发射飞弹系统材料。(4)民生用品材料:如各种家庭电器用品。(5)信息材料:如计算器、个人计算机、通讯卫星。由此看来，与电能有关材料真是无所不在。也因此电子材料常与金属、陶瓷、高分子材料并列为材料科学的四大学门之一。　图1部分电子产品2.微电子工业　集成电路乃将各种电

4、路组件集积于半导体表面而形成的电路。近年来集成电路几乎已成为所有电子产品的心脏。目前科技的飞速进展与集成电路的发展应用，有密不可分的关系。十九世纪工业革命主要以机器节省人力，本世纪的工业革命则主要以计算机为人脑分劳。而计算机的发展系于集成电路工业。由于集成电路微小化趋向，使电子产品得以「轻、薄、短、小」。故集成电路工业又称微电子工业。本书就微电子工业的基石微电子材料与制程作具体介绍。微电子工业可溯源于1947年萧克莱(W.Schockley)等人发明晶体管取代真空管放大器。差不多在同时数字计算器的发展提供了应用晶体管的庞大

5、潜在市场。新组件的出现与应用的配合，造就了晶体管和计算器工业的爆炸性成长。同时因为计算器、太空卫星、飞弹电子系统「轻、薄、短、小」的需求刺激了集成电路的发展。到1950年代末期，集成电路已发展到耐用可靠性相当良好的境地。自从以后，集成电路制作技术更一日千里。演变至今，各电路组件基组尺寸不断缩小（至深次微米大小，微米为一公分之万分之一，人发直径约为五十微米)，工作速度加快(每秒可执行百亿个指令)，耐用性增加，而价格大为降低。估计过去三十年中，电子组件基组使用量每年增加一倍，亦即每年增加数量为该年以前所有生产及使用组件基组数量

6、总和。同期间，每执行一个工作指令的组件基组价格，却以每年百分之二十至三十的幅度降低。这种价格与功能的关系，是工业革命以来所有工业产品从未出现的异象。尤其近年来个人计算机的发展，不仅使微电子产品自工厂进入办公室及家庭，而且更促成其它各种工业作革命性的改变；如机器操作自动化，新机件自动校准，现场诊断测试能力大增，代人工作机器人的发展，资料储存及处理机、行动式通讯的日渐普遍，而渐成为所有工业进步的动力。有专家认为二十世纪与下世纪之交数十年间，一国电子业的荣否可决定其盛衰。亦有人称二十世纪中叶以后的时代为半导体时代。图2-1最先发

7、展之点接触电晶体之模型图2-2最先发展之点接面晶体管(隐于小山状体内，各极由接线与电源联接)图2-3人发，细菌尺寸与1微米之比较图 3.微电子材料微电子工业的快速发展，因素固然很多，但技术上的精进为主要因素之一。从1940年代末期晶体管问世以来，电子工业始终以基础科学为先导，日新月异。材料科学与工程，在电子工业的成长中扮演了极重要的角色。高纯度及几乎无缺陷硅晶的成长，靠「区段纯化」及「柴氏拉伸法」才得以实现，因而促成积体电子工业全面发展。其它如切割、抛光、化学研磨试片、清洁表面、确定晶面方向、氧化、光罩、光阻处理、蚀刻技术

8、、离子布植、磊晶成长、金属膜及绝缘膜蒸镀，热处理、黏焊、封装等各种处理材料的制程步骤，以及各种物性、结构、成份及缺陷的鉴定，无一不与材料的制程及鉴定息息相关。近年来集成电路晶元大型化及组件基组微小化的趋向，使产品的生产率不断提高，是促使集成电路价格不升反降的主要因素。但亦使制程步骤日益精细复杂、生成缺陷