集成电路制造技术 西交大 工程硕士绪论

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1、集成电路制造技术原理与工艺西安交通大学刘润民liurm@mail.xjtu.edu.cn1第0章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。以上设备所用电子元器件均为真空管01引言3半导体器件的两个发展阶段分立器件阶段（1947～1959）半导体晶体管集成电路阶段（1959～至今）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

2、着高效能、低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。1960sTransistor4什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、原理和技术。不同产品的制作工艺各有不同，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微电子工业产业链的划分前工序后工序材料制备单晶硅锭6npn-Si双极型晶体管芯片工艺流程硅外延平面工艺举例n+npn+ebc7Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresi

3、stDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalco

4、ntactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPowerIonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPowerMOS晶体管工艺流程中的主要制造步骤802微电子工艺发展历程诞生:1947年12月

5、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。合金法pn结示意图加热、降温pn结InN-Ge9TheFirstTransistorfromBellLabsPhotocourtesyofLucentTechnologiesBellLabsInnovations101958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，采用的制造工艺是硅平面工艺。pn结SiO2Si氧化光刻扩散掺杂诞生11JackKilby’sFirstIntegratedCircuitPhotocourtesyofTexasInstruments,In

6、c.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----所有元件内部和外部都是靠细细的金属导线焊接相连。12上个世纪60年代的诞生了外延技术，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。上个世纪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）。发展13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

7、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。14DROM集成度与工艺的进展年代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15微处理器的摩尔定律Year400480808086802868038680486PentiumPentiumPro100M10M1M100K10KTransis

8、tors19751980