半导体工业简介-简体中文...ppt

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1、半导体制造技术第1章半导体工业简介DELININSTITUTEOFTECHNOLOGY授课老师：王宣胜课程大纲叙述目前半导体工业的经济规模与工业基础。说明IC结构，并且列出5个积体年代。讨论晶圆及制造晶圆的5个主要阶段。叙述与讨论晶圆制造的改进技术之3项重要趋势。说明临界尺寸(CD)的定义，同时讨论Moore’s定律与未来晶圆发展的关系。从发明晶体管开始到现今晶圆制造，讨论电子工业的发展历程。讨论半导体工业中生涯发展的不同路线。微处理芯片微处理机芯片(PhotocourtesyofAdvancedMicroDevices)微处理

2、机芯片(PhotocourtesyofIntelCorporation)真空管半导体工业产品应用基本设施消费者：计算机汽车航空和宇宙航行空间医学的其他工业顾客服务原始的设备制程印刷电路板工业工业协会(SIA,SEMI,NIST,etc.)生产工具实用品材料&化学度量衡学工具分析研究所技术能力学院&大学芯片制造者图1.1第一个晶体管(由BellLabs研究制造)图1.3第一平面式晶体管图1.2集成电路集成电路(IC)微芯片,芯片发明者积体电路的好处积体年代从SSI芯片到ULSI芯片1960-2000第一个集成电路(由T

3、I之Jack所制造)晶圆芯片的俯视图一个单一的集成电路，如晶粒、芯片和微芯片图1.3半导体集成电路表1.1集成电路半导体工业的时间周期每个芯片组成数没有整合(离散组成)1960年前1小尺寸整合(SSI)1960年早期25中尺寸整合(MSI)1960年到1970年早期505,000大尺寸整合(LSI)1970年早期到1970年晚期5,000100,000非常大尺寸整合(VLSI)1970年晚期到1980年晚期100,0001,000,000超大尺寸整合(ULSI)1990年至今＞1,000,000ULSI芯片Photocou

4、rtesyofIntelCorporation,PentiumIIIIC制造硅晶圆晶圆晶圆尺寸组件与模层晶圆厂IC制造的主要阶段晶圆准备晶圆制造晶圆测试/分类装配与封装最后测试芯片尺寸的发展20001992198719811975196550mm100mm125mm150mm200mm300mm图1.4硅芯片的组件和膜层图1.5IC制造的主要阶段1.晶圆准备包括结晶、长晶、圆柱化、切片和研磨。4.装配和封装沿切刻线切割晶圆，以分隔每个晶粒。晶粒黏着于封装体内，并进行金属打线。2.晶圆制造包括清洗、加层、图案化、蚀刻、掺杂。3.测试

5、／分类包括探针、测试、分类晶圆上的每个晶粒。5.最后测试确定IC通过电子和环境测试。缺陷晶粒硅棒切片单晶硅切刻线单一晶粒装配封装硅芯片的制备1.长晶单晶锭端点移除和直径研磨主平面形成5.晶圆切片边角磨光研磨晶圆蚀刻抛光晶圆检视研浆研磨台研磨头多晶硅晶种结晶加热坩锅(注意：图1.7的名词于第4章解释。)图1.7晶圆厂PhotocourtesyofAdvancedMicroDevices-Dresden,©S.Doering微芯片封装图1.8半导体趋势增加芯片特性临界尺寸(CD)每一芯片上的组件数目Moore’s定律功率消耗增加芯片

6、的可靠度降低芯片价钱临界尺寸图1.9对于临尺寸过去和未来技术点的比较表1.2芯片上晶体管数目之增加趋势RedrawnfromSemiconductorIndustryAssociation,TheNationalTechnologyRoadmapforSemiconductors,1997.图1.1019971999200120032006201220091600140012001000800600400200年每一微处理器上之晶体管数目(百万)年400480808086802868038680486PentiumPentiumP

7、ro100M10M1M100K10K197519801985199019952000500251.0.1.01UsedwithpermissionfromProceedingsoftheIEEE,January,1998,©1998IEEE微处理器之发展与Moore’s定律之关系图1.11晶体管每秒百万条指令早期与现在半导体尺寸的对照图1.121990年的微芯片(525百万个晶体管)1960年的晶体管US硬币(10分)每年呈现下滑现象的IC功率消耗10864201997199920012003200620092012年Redr

8、awnfromSemiconductorIndustryAssociation,NationalTechnologyRoadmap,1997图1.13平均功率w(106W)芯片可靠度的增进1972197619801984198819921996