集成电路制造工艺作者刘新彭勇蒲大雁主编第1章半导体产业概况课件.pptxVIP

第1章 半导体产业概况本章的学习目标：1.了解半导体产业的发展历程。2.掌握集成电路的定义，以及集成电路的分类。3.了解半导体产业的发展趋势。4.了解半导体产业的分类。5. 熟悉半导体产业中的职业。1.1 半导体产业的发展历程Lee Deforest 在1906年发明的真空三极管。真空三极管有两个重要的功能：开关和放大。图1-1 真空管1947年12月23日，贝尔实验室的三位科学家巴丁(John Bardeen)、布莱顿(Walter Brattin Walter Brattin)和肖克莱(William Shockley)发明了晶体管，这三位科学家也因他们的这一发明而被授予1956年的诺贝尔物理学奖。图1-2 巴丁、萧克莱、布拉顿及贝尔实验室第一支晶体管1959年德州仪器(TI)公司的杰克.基尔比（Jack Kilby）第一次成功地在一块锗半导体基材上，用几个晶体管、二极管、电容器和利用锗芯片天然电阻的电阻器组成了一个完整的电路。这一发明就是影响深远的集成电路(Integrated Circuit,IC)。图1-3 第一块集成电路Fairchild Camera公司的Jean Horni开发出一种在芯片表面上形成电子结来制作晶体管的平面制作工艺，使用铝蒸气镀膜并使之形成适当的形状来做器件的连线，这种技术称为平面技术(Planar Technology)。Fairchild Camera公司的Robert Noyce应用这种技术把预先在硅表面上形成的器件连接起来。 Kilby和Noyce开发的集成电路成为以后所有集成电路的模式，Kilby和Noyce也共同享有集成电路的专利图1-4 Noyce和其开发的集成电路1.2 电路集成集成电路，即半导体集成电路。它是通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。表1-1集成度的发展集成电路集成度半导体产业周期小规模集成电路（SSI）2-5020世纪60年代早期中规模集成电路（MSI）50-500060年代到70年代早期大规模集成电路（LSI）5000代早期到70年代晚期超大规模集成电路（VLSI）100000-100000070年代晚期到80年代晚期甚大规模集成电路（ULSI）105-10790年代至今巨大规模集成电路（GSI）107-109?1.3 半导体产业发展趋势1.提高芯片性能 关键尺寸（CD）：芯片上的 物理尺寸特征被称为特征尺寸。描述特征尺寸的另一个术语就是电路几何尺寸。特别值得注意的是硅片上的最小特征尺寸，也称为关键尺寸。关键尺寸也作为定位复杂性水平的标准。例如，如果芯片的最小尺寸为0.18μm，那么这个尺寸就是CD。图1-5 特征尺寸1964年戈登.摩尔，半导体产业前驱者和英特尔公司的创始人，预言在一块芯片上的晶体管数大约每隔一年翻一番。这就是著名的摩尔定律（后来在1975年被修正伟预计每18个月翻一番）。图1-6 关于微处理器的摩尔定律2. 提高芯片可靠性芯片可靠性致力于延长芯片寿命的能力。技术上的进步已经提高了芯片产品的可靠性发展历程。图1-7 芯片可靠性提高3. 降低芯片价格半导体微芯片的价格一直持续下降。到1996年之前的近50年中，半导体微芯片的价格一亿倍的情况下降。例如，1958年一个质量低劣的硅晶体管价值大约10美元。图1-8 半导体芯片价格下降趋势1.4 半导体制造产业及职业1. 半导体制造产业集成电路制造企业可划分为两类：一类是设计/制造企业，另一类是代工企业。 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。例如Intel、IBM、Motorola、Samsung等公司。 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。像NVIDIA、ATI、Intel、AMD等一些顶级的芯片研发公司设计出来，然后委托给某些工厂加工成芯片或芯片组。2. 半导体制造中的职业图1-9 半导体制造业中的职业途径