《单晶硅经典案例》PPT课件

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1、微电子工艺哈尔滨工业大学田丽tianli@hit.edu.cn864134421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2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。1引言3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集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效

2、能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。4什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。5微电子工业生产过程图前工序：微电子产品制造的特有工艺后工序6npn-Si双极型晶体管芯片工艺流程----硅外延平面工艺举例举例n+npn+ebc72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

3、金法制作pn结。合金法pn结示意图加热、降温pn结InGeN-Ge81958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。pn结SiO2Si氧化光刻扩散掺杂诞生10JackKilby’sFirstIntegratedCircuitPhotocourtesyofTexasInstruments,Inc.1959年2月，德克萨斯仪器公司（TI）工程师J.kilby申请第一个集成电路发明专利；利用台式法完成了用硅来实现晶体管、二极管、电阻和电容，并将其集成在一起的创举。台式法----所有元件内部

4、和外部都是靠细细的金属导线焊接相连。11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。1260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

5、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）发展13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”。张忠谋14戈登-摩尔提出摩尔定律英特尔公司的联合创始人之一----戈登-摩尔早在1965年，摩尔就曾对集成电路的未来作出预测。“摩尔定律”：集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长。15DROM集成度与工艺的进

6、展年代1985年1988年1991年1994年1997年2000年集成度1M4M16M64M256M1G最小线宽1.250.80.60.50.350.18光刻技术光学曝光准分子电子束电子束X射线（电子束）摩尔定律：每隔3年IC集成度提高4倍162002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

7、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

8、·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17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.