集成电路制造工艺ppt课件

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按应用领域分类
❖ 标准通用集成电路 通用集成电路是指不同厂家都在同时生产的用量极大
的标准系列产品。这类产品往往集成度不高，然而社会 需求量大，通用性强。
❖专用集成电路
根据某种电子设备中特定的技术要求而专门设计的
集成电路简称ASIC（Application Specific Integrated Circuit)，其特点是集成度较高功能较多，功耗较小，封 装形式多样。
• 星科金朋(上海)有限公司
• 乐山无线电股份有限公司
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2006年度中国集成电路设计前十大企业是：
• 炬力集成电路设计有限公司
• 中国华大集成电路设计集团有限公司
(包含北京中电华大电子设计公司等)
•
北京中星微电子有限公司
•
大唐微电子技术有限公司
•
深圳海思半导体有限公司
•
无锡华润矽科微电子有限公司
0.18 μm以下为超深亚微米， 0.05μm及其以下称为纳米级
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集成电路发展的特点
➢特征尺寸越来越小 ➢硅圆片尺寸越来越大 ➢芯片集成度越来越大 ➢时钟速度越来越高 ➢电源电压/单位功耗越来越低 ➢布线层数/I/0引脚越来越多
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摩尔定律
一个有关集成电路发展趋势的著名预言， 该预言直至今日依然准确。
furnace. Our development and design of this tool began in 1992, it was installed in
December of 1995 and became fully编op辑e版raptpipotnal in January of 1996.
•
杭州士兰微电子股份有限公司
•
上海华虹集成电路有限公司
•
北京清华同方微电子有限公司
•
展讯通信(上海)有限公司
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基础电路制造工艺
集成电路（Integrated Circuit） 制造工艺是集成电路实现的手段， 也是集成电路设计的基础。
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• 集成电路工艺技术主要包括:
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集成电路的发展
• 从此IC经历了：
– SSI – MSI – LSI
• 现已进入到：
– VLSI – ULSI – GSI
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小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) 中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)
尺寸从2吋～编1辑2版吋p成ppt比例增加的晶圆
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• 3.DRAM 的容量
RAM (Random-Access Memory)－随机存取存 储器 分为动态存储器DRAM (Dynamic )和静态存储器 SRAM(Static)
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中国IC产业分布图
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2006年度中国集成电路与分立器件制造前十大企业是：
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2. 晶片直径(Wafer Diameter)
为了提高集成度，可适当增大芯片面积。然而，芯片面积的 增大导致每个圆片内包含的芯片数减少，从而使生产效率降 低，成本高。采用更大直径的晶片可解决这一问题。晶圆的 尺寸增加，当前的主流晶圆的尺寸为8吋，正在向12吋晶圆迈 进。下图自左到右给出的是从2吋～12吋按比例画出的圆。由 此，我们对晶圆尺寸的增加有一个直观的印象。
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CMOS工艺特征尺寸发展进程
年份 1989年 1993年
特征尺寸 1.0µm
0.6µm
水平标志 微米（M） 亚微米 （SM）
1997年
2001年
0.25µm
0.18µm
深亚微米 超深亚微米 （DSM） （UDSM）
Ultra Deep Sub Micron，UDSM
0.8—0.35μm称为亚微米，0.25μm及其以下称为深亚微米 ，
发展 阶段
主要特征 元件数/芯片
特征线宽(um)
栅氧化层厚度 (nm)
结深(um)
芯片面积 (mm2)
被加工硅片直 径(mm)
❖IC在各个发展阶段的主要特征数据
MSI (1966)
LSI (1971)
VLSI (1980)
102-103 10-5
120-100 2-1.2 <10 50-75
103-105 5-3
• 中芯国际集成电路制造有限公司 • 上海华虹(集团)有限公司 • 华润微电子(控股)有限公司 • 无锡海力士意法半导体有限公司 • 和舰科技(苏州)有限公司 • 首钢日电电子有限公司 • 上海先进半导体制造有限公司 • 台积电(上海)有限公司 • 上海宏力半导体制造有限公司 • 吉林华微电子股份有限公司
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锗多晶材料制备的点接触晶体管
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集成电路的发明
1959年
杰克-基尔比
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1959年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
集成电路发明人，诺贝尔物理学奖（2000年）得主，
Kilby博士来复旦给师编生辑版讲ppp课t ，2001年5月
image and align both 6 &编8辑版inppcpht wafers.
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硅 片 清 洗 装 置
Here we see a technician loading 300mm wafers into the SemiTool. The
wafers are in a 13 wafer Teflon cassette co-designed by Process Specialties
–器件结构类型 –集成度 –电路的功能 –应用领域
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按器件结构类型分类
• 双极集成电路：主要由双极型晶体管构成
–NPN型双极集成电路
–PNP型双极集成电路
• 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由 MOS晶体管(单极型晶体管)构成
–NMOS
–PMOS
–CMOS(互补MOS)
集成电路自发明四十年以来，集成电路芯片的集 成度每三年翻两番 ，而加工特征尺寸缩小 2 倍。 即由Intel公司创始人之一Gordon E. Moore博 士1965年总结的规律，被称为摩尔定律。
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❖ 集成电路单片集成度和最小特征尺寸的发展曲线
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100-40 1.2-0.5 10-25 100-125
105-107 3-1
40-15 0.5-.02 25-50
150
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ULSI (1990) 107-108
<1 15-10 0.2-.01 50-100 >150
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❖Intel 公司第一代CPU—4004
电路规模：2300个晶体管 生产工艺：10um 最快速度：108KHz
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❖Intel 公司CPU—386TM
电路规模：275,000个晶体管 生产工艺：1.5um 最快速度：33MHz
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❖Intel 公司最新一代CPU—Pentium® 4
电路规模：4千2百万个晶体管
生产工艺：0.13um
编辑版pppt 最快速度：2.4GHz
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集成电路的分类
and SemiTool in 1995. Again these are the world's first 300mm wet
process cassettes (that can be spin编ri辑ns版epdpprtied).
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12 英 寸 氧 化 扩 散 炉
As we look in this window we see the World's First true 300mm production
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2006年度中国集成电路封装测试前十大企业是：
• 飞思卡尔半导体(中国)有限公司
• 奇梦达科技(苏州)有限公司
• 威讯联合半导体(北京)有限公司
• 深圳赛意法半导体有限公司
• 江苏新潮科技集团有限公司
• 上海松下半导体有限公司
• 英特尔产品(上海)有限公司
• 南通富士通微电子有限公司
超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)
特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） VLSI使用最频繁，其含义往往包括了ULSI和GSI。中文中 把VLSI译为超大规模集成，更是包含了ULSI和GSI的意义。
是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路， 通常又可分为线性集成电路和非线性集成电路 ：
线性集成电路：又叫放大集成电路，如运算放大器、电 压比较器、跟随器等。
非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路。
➢ 数模混合集成电路(Digital - Analog IC) ：
例如 数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等。
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集成电路制造工艺简介
生产工厂简介
国外某集成编辑电版pp路pt 工厂外景
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净化厂房
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芯片制造净化区域走廊
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投 影 式 光 刻 机
Here in the Fab Two Photolithography area we see one of
our 200mm 0.35 micron I-Line Steppers. this stepper can
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集成电路芯片显微照片
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各种封装好的集成电路
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历史的回顾
1.1900年普朗克发表了著名的《量子论》 揭开了现代物理学的新纪元，并深深地 影响了20世纪人类社会的发展。
2.之后的2，30年时间里，包括爱因斯坦 在内的一大批物理学家逐步完善了量子理 论，为后来微电子的发展奠定了坚实的理 论基础
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12
英
寸
氧
化
扩
散
炉
装
片
工
序
Here we can see the loading of 300mm wafers onto the Paddle.
LSI
103105 5002000 100300
VLSI 105107 >2000
>300
ULSI 107109
பைடு நூலகம்
GSI
>109
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按电路的功能分类
➢数字集成电路(Digital IC)： 是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进
行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路。 ➢模拟集成电路(Analog IC)：
1、原始硅片工艺 硅单晶拉制到最终形成作为IC衬底和有源区
的硅片的一整套工艺技术。
2、掺杂工艺 包括各种扩散掺杂和离子注入掺杂技术。
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• 3、微细图形加工工艺 包括图形的复印和刻蚀转移两个方面。
4、介质薄膜工艺 包括各种热生长技术和各种CVD技术。
5、金属薄膜工艺 包括真空蒸发技术、溅射技术和CVD技术。
集成电路制造 工艺
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1
集成电路的发展历史
集成电路 Integrated Circuit，缩写IC
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
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• 双极-MOS(BiMOS)集成电路：是同时包括双极 和MOS晶体管的集成电路。综合了双极和MOS 器件两者的优点，但制作工艺复杂。
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按集成度分类
集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目
类别
数字集成电路
模拟集成电路
MOS IC 双极IC
SSI
<102
<100
<30
MSI
102103 100500 30100
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世界上第一个点接触型晶体管
1947年圣诞前夕，贝尔实验 室的科学家肖克利(William Shockley)和他的两助手布拉 顿(Water Brattain 、巴丁 （John bardeen)在贝尔实
验室工作时发明了世界上第
一个点接触型晶体管
由于三人的杰出贡献，他们分享了 1956年的诺贝尔物理学奖
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描述集成电路工艺技术水平的
三个技术指标
1. 特征尺寸 (Feature Size) / （Critical Dimension） 特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言，通常 指器件栅电极所决定的沟道几何长度)
减小特征尺寸是提高集成度、改进器件性能的关键。特征尺 寸的减小主要取决于光刻技术的改进。集成电路的特征尺寸 向深亚微米发展，目前的规模化生产是0.18μm、0.13μm 工艺， Intel目前将大部分芯片生产制程转换到0.09 μm 。