电子科大微电子(集成电路)工艺课件第一章：绪论.pptVIP

集成CMOS器件结构 （包括PMOS和NMOS结构） 先进的70nm集成CMOS器件结构 4. 双极型IC和MOS IC优缺点 双极型集成电路 中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗较大 CMOS集成电路 速度高、驱动能力低、功耗低、密度高、电源电 压范围宽、输出电压幅度宽、与TTL电平兼容 BICMOS集成电路 集上述两种电路的优点，但工艺复杂，制造成本 高。 §1.3 硅和硅片制备 1. 硅元素 第三周期IV A族元素 熔点1414oC，半导体禁带宽度1.12eV 地球储量第二多的元素：26% 主要以二氧化硅的形式存在：水晶、砂、玻璃 自然界的硅不能满足集成电路制造的需要 提高纯度（去掉杂质元素） 形成单晶结构 2. 硅的提纯：西门子工艺 半导体级硅的纯度99.9999999％（9个9），但其结构是多晶硅结构，不能使用。要经过晶体生长，形成单晶结构才能使用。 西门子工艺提纯装置 3. 晶体结构 晶体的原子排列 内部原子有规则在三维空间重复排列 非晶体原子排列 内部原子排列杂乱无规则 晶胞是组成晶体的最小重复单元。 硅晶胞 多晶和单晶 多晶硅结构 单晶硅结构 单晶：晶胞在三维空间整齐重复排列，这样的结构叫做单晶。 单晶的原子排列长程有序。 多晶：由大小不等的晶粒组成，而晶粒由晶胞在三维空间整齐重复排列构成，这样的结构叫做多晶。 多晶的原子排列短程有序长程无序。 4. 单晶硅生长 直拉法（CZ法，Czochralski） CZ单晶炉 用CZ法拉出的硅锭 区熔法（FZ法, Float Zone) 使用的材料：掺杂好的多晶硅棒 优点： 纯度高 含氧量低 缺点： 硅片直径比直拉的小 掺杂 在拉制单晶时，掺入硼杂质可得到P型单晶硅锭。掺入磷、砷等杂质可得到N型单晶硅锭。 纯单晶硅是绝缘体其电阻率为2.5×105Ω.cm，当掺入百万分之一的磷或砷，则电阻率下降到0.2 Ω.cm，导电能力增强125万倍，这是半导体的神奇之处！ 硅的原子密度：5.0×1022/cm3 5. 硅片的晶向 OA＝m1X＋m2Y＋m3Z 晶向指数m1 m2 m3：晶向在以晶胞定义的坐标系中的坐标值，表示沿X方向移动m1个晶胞，沿Y方向移动m2个晶胞， 沿Z方向移动m3个晶胞。 晶面 MOS集成电路通常用（100）晶面或100晶向 双极集成电路通常用（111）晶面或111晶向 晶面指数（m1 m2 m3）： m1 、m2 、m3分别为晶面在X、Y、Z轴上截距的倒数。 不同晶向的硅片，它的化学、电学、和机械性质都不同，这会影响最终的器件性能。 例如迁移率，界面态等。 6. 硅片制备 硅片的定位边标识 直径200mm及以上的硅片采用定位槽取代定位边 直径450mm的硅锭及硅单晶片成品 硅片主要技术指标 尺寸（直径、厚度） 晶向 电阻率 平整度 缺陷密度 7. 外延层 半导体产业规模 IDM模式、Fabless + Foundry模式 IDM：Intel、Samsung、TI Fabless：Qualcomm、Broadcom、AMD Foundry：TSMC、UMC、Global foundries 本章小结 集成电路制造的五个步骤 集成电路的三个发展趋势 目前硅片尺寸、技术节点 摩尔定律 集成电路器件 本章小结 半导体级硅 直拉法、区熔法 硅片晶向 硅片主要技术指标 外延 本章小结 本章习题 §1.1 （书中第一章）： 3、4 §1.3 （书中第四章）： 12 本章作 业 1、什么叫集成电路？写出 IC 制造的５个步骤 2、列举集成电路的三个发展趋势及其实现手段。什么是摩尔定律？ 3、什么是特征尺寸？目前最先进的量产集成电路特征尺寸是多少？ 4、请描述多晶和单晶 集成电路时代（20世纪60年代后） 集成电路发展的五个时代 ■ 认识集成电路 （电脑接口转换电路板中的集成电路画圈A、B、C三个） ■ 集成电路成品 △ 微处理器 ■ 集成电路成品 PGA （ Pin Grid Array Package）插针网格阵列封装 DIP8 （dual in-line Package）8引脚双列直插塑料封装 集成电路的概念 集成电路是把电阻、电容、二极管、晶体管等多个元器件制作在一个芯片上，并具有一定功能的电路。 集成度 是指每个芯片上的元器件数。 ■ 集成电路硅片、芯片 △ 含芯片的硅片称为集成电路硅片也称为集成电路晶圆 一种集成电路芯片 △ ULSI芯片 △ 芯片中的器件之一 6.集成电路制造集成电路制造步骤： Wafer preparation(硅片准备) Wafer