半导体制造技术-第业幕章.pptVIP

半导体制造技术;第一章 半导体产业介绍;1.1半导体产业发展简介和经济现状 1.2半导体发展趋势和各个电子时代 1.3集成电路和5个电路集成时代 1.4集成电路制造 1.5半导体制造业的各种职业 1.6小结 ; 1.1半导体产业发展简介和经济现状 ;1.1.1 半导体产业发展简介; 一种相对新的材料，称为硅的单晶体，在20世纪出曾被用于将无线电通信信号从交流转换为直流。包含这种材料的“半导体”一词最初在德国采用。然而，真正要发展成为半导体技术势力需要全世界物理化学家和物理学家的参与研究。在半导体特性能被完全解释之前，为了理解电子行为的量子理论，这项研究斯必需的。这些基础工作延续了几十年直到第二次世界大战。 第二次世界大战后，贝尔实验室的科学家们一致努力研究固态硅和锗半导体晶体。领导这项研究的科学家感到需要替换掉真空管，并且可以从固态半导体材料??替真空中受益。1947年12月16日诞生了固态晶体管，发明者是威廉·肖克利，约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿。晶体管的名字取自“跨导”和“变阻器”两词，提供了与真空管同样的电功能，但具有固态的显著优点：尺寸小、无真空、可靠、重量轻、最小的发热以及低功耗。这一发现发动了以固体材料和技术为基础的现代半导体产业。 ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 半导体产业在20世纪50年代开始迅速增长为以硅为基础的商品化晶体管技术。早期的许多先驱者都开始于北加利福尼亚州，现在以硅谷著称的地区。1957年，在帕罗阿托市的仙童半导体公司制造出第一个商用平面晶体管。它有一层铝互连材料，这种材料北淀积在硅片的最顶层以连接晶体管的不同部分(见图)。从硅上热氧化生长的一层自然氧化层被用于隔离铝导线。这些层的使用在半导体领域是一重要发展，也是称其为平面技术的原因。 ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 在半导体产业向前迈进的重要一步是将多个电子元件集成在一个硅衬底上。被称为集成电路或简称IC，它是由仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯和德州仪器公司的杰克·基比尔于1959年分别独自发明的。在一块集成电路的硅表面上可以制造许多不同的半导体器件，例如晶体管、二极管、电阻和电容，他们被连成一个有确定芯片功能的电路。 ;诺伊斯的平面集成电路结构（硅材料）;随着硅平面技术的发展，二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃，创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业集成电路产业。? ;1.1.2 产业经济现状;1.2半导体发展趋势和各个电子时代; 甚大规模集成电路设计和制造集成电路所需的快速技术变化，导致新设备和新工艺的不断引入。每隔18到24个月，半导体产业就引入新的制造技术。伴随微芯片技术的发展有三个主要趋势： 提高芯片性能 提高芯片可靠性 降低芯片成本; 1.2.1.1 趋势1：提高芯片性能; 从20世纪60年代早期小规模集成电路时代以来，半导体微芯片的性能已得到了巨大的提高。判断芯片性能的一种通用方法是速度。器件做得越小，在芯片上放置得越密，芯片得速度就会提高，这是因为通过电路得电信号传输距离更短了。提供速度得另一种方法是：使用材料，通过芯片表面得电路和器件来提高电信号得传输。 ; 关键尺寸 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，也称为关键尺寸或CD。自半导体制造业开始以来，器件的CD一直在缩小，从20世纪50年代初期以大约125um的CD开始，目前主流是0.18um或者更小，可以TSMC可以量产的最小CD已达到28nm。半导体产业使用“技术节点”这一术语描述在硅片制造中使用的可应用CD。从1um以下的CD实际的和预计的产业技术节点如下表所示。 ;减小一块芯片的特征尺寸使得可以在硅片上制作更多的元件。对于微处理器，芯片表面的晶体管数可以说明通过减小CD来增加芯片的集成度。由于芯片上的晶体管数连年急剧增加，芯片性能也已提高（见图）。 ; 摩尔定律 1964年，戈登·摩尔，半导体产业先驱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。关于微处理器上