集成电路制造技术：(12)(13)(14)工艺集成与封装测试
集成电路制造的五个步骤
集成电路制造的五个步骤集成电路(IC)制造是一项复杂而精密的过程，通常包括以下五个主要步骤：设计、掩膜制造、晶圆制造、芯片加工，以及封装测试。
每个步骤都至关重要，任何一个环节的问题都可能导致整个生产过程的失败。
第一步：设计集成电路的设计是制造过程中最关键的一步。
设计人员使用计算机辅助设计软件（CAD）来创建电路图和布局，以确定电路中各个元件的位置和连接方式。
这一步骤要求设计人员具备深厚的电子学知识和丰富的工程经验。
第二步：掩膜制造在掩膜制造过程中，设计人员根据之前的设计图纸，使用光刻技术将电路图案镀在透明的掩膜玻璃上。
这一过程类似于摄影，在类似相纸的底片上通过光线和化学药液将图像显影出来。
掩膜制造的质量直接影响到后续步骤的成功。
第三步：晶圆制造在晶圆制造过程中，硅片（晶圆）通过化学腐蚀等工艺被加工成平整的表面以及所需的晶格结构。
晶圆通常由高纯度的硅材料制成，然后进行薄化和抛光，以实现更高的电子器件集成度和可靠性。
第四步：芯片加工在芯片加工过程中，晶圆被分割成多个单个的芯片。
这一过程通常包括光刻、薄膜沉积、离子注入、化学蚀刻等工艺步骤。
通过这些工艺步骤，电路图案被转移到晶圆上，并形成电子元件的结构。
各个元件通过金属连接线进行连接，形成功能完整的集成电路芯片。
第五步：封装测试在封装测试中，芯片被封装在塑料或陶瓷封装中，并通过焊接连接到外部引脚。
封装后的芯片被送往测试环节，通过电性能测试等一系列检测来验证产品质量。
这一步骤的目的是确保芯片的性能和可靠性符合设计要求。
需要注意的是，以上仅为集成电路制造的基本步骤，实际生产过程可能因产品类型和制造流程的不同而有所差异。
此外，制造过程中质量控制和设备维护也是至关重要的补充步骤，以确保产品的一致性和可持续性。
集成电路封装和测试复习题答案
一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次根基之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。
2、芯片封装所实现的功能有传递电能;传递电路信号;提供散热途径；构造保护与支持。
3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。
4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。
5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。
6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。
7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做煤斜；；用于去除焊盘外表氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡直。
8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、陶瓷气密性封装、玻璃气密性封装。
9、薄膜工艺主要有遮射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。
10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（MOdUIe）、⅛路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。
11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。
12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。
13、DBG切割方法进展芯片处理时，首先进展在硅片正面切割一定深度切口再进展反面磨削。
14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料枯燥烧结的方法O15、芯片的外表组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。
16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。
二、名词解释1、芯片的引线键合技术（3种）是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。
集成电路制造工艺流程
集成电路制造工艺流程概述集成电路（Integrated Circuit, IC）是由几千个甚至是数十亿个离散电子元件，如晶体管、电容、电阻等构成的电路，在特定的芯片上进行集成制造。
IC制造工艺流程主要包括晶圆制备、晶圆加工、芯片制造、封装测试等几个环节，是一个非常严谨、复杂的过程。
晶圆制备晶圆制备是IC制造的第一步。
晶圆是用硅单晶或其他半导体材料制成的薄片，作为IC芯片的基础材料。
以下是晶圆制备的流程：1.单晶生长：使用气态物质的沉积和结晶方法，使单晶硅的原料在加热、冷却的过程中逐渐成为一整块的单晶硅材料。
2.切片：将生长好的单晶硅棒利用切割机械进行切片，制成形状规整的圆片，称为晶圆。
3.抛光：将晶圆表面进行机械研磨和高温氧化处理，使表面达到极高的光滑度。
4.清洗：用去离子水等高纯度溶剂进行清洗，清除晶圆表面的污染物，确保晶圆的纯度和光洁度。
晶圆加工晶圆加工是IC制造的关键环节之一，也是最为复杂的过程。
在晶圆加工过程中，需要通过一系列的步骤将原始的晶圆加工为完成的IC芯片。
以下为晶圆加工的流程：1.光刻：通过光刻机将芯片图案转移到光刻胶上，然后使用酸洗、去除光刻胶，暴露出芯片的表面。
2.蚀刻：利用化学蚀刻技术，在IC芯片表面形成电路图案。
3.离子注入：向芯片进行掺杂，改变材料的电学性质。
4.热处理：对芯片进行高温、低温处理，使其达到设计要求的电学性能。
5.金属沉积：在芯片表面沉积一层金属，用于连接芯片各个元件。
芯片制造芯片制造是最为核心的IC制造环节，主要将晶圆加工后的芯片进行裁剪、测试、绑定等操作，使其具备实际的电学性能。
以下是IC芯片制造的流程：1.芯片测试：对芯片的性能进行测试，找出不合格的芯片并予以淘汰。
2.芯片切割：将晶圆上的芯片根据需求进行切割。
3.接线：在芯片表面安装金线，用于连接各个器件。
4.包装：将芯片放入封装盒中，并与引线焊接，形成成品IC芯片。
封装测试封装测试是IC制造的最后一步。
集成电路封装与测试(一)
三人获得了1956年 诺贝尔物理学奖
William B. Shockley
John Bardeen
Walter H. Brattain
1958年9月10日美国的基尔比发明了集成电 路集成电路是美国物理学家基尔比(Jack Kilby)和诺伊斯两人各自独立发明的，都拥有 发明的专利权。 1958年9月10日，基尔比的第一个安置在半 导体锗片上的电路取得了成 功，被称为“相 移振荡器”。 1957年，诺伊斯(Robort Noyce)成立了仙童 半导体公司，成为硅谷的第一家专门研制硅 晶体管的公司。 1959年2月，基尔比申请了专利。不久，得 克萨斯仪器公司宣布，他们已生产出一种比 火柴头还小的半导体固体 电路。诺伊斯虽然 此前已制造出半导体硅片集成电路，但直到 1959年7月才申请专利，比基尔比晚了半年。 法庭后来裁决，集成电路的发明专利属于基 尔比，而 有关集成电路的内部连接技术专利 权属于诺伊斯。两人都因此成为微电子学的 创始人，获得美国的“巴伦坦奖章”。
双边 引脚
SOP (小型化封装 小型化封装) 小型化封装
单边 引脚
SIP 单列引脚式封装） （单列引脚式封装） ZIP 交叉引脚式封装） （交叉引脚式封装）
四边 引脚
QFP PLCC (四侧引脚扁平封装 （无引线塑料封装载体 ） 四侧引脚扁平封装) 四侧引脚扁平封装
双边 引脚
DIP （双列式封装） 双列式封装）
4.2 技术发展趋势
芯片封装工艺： △ 芯片封装工艺： 从逐个管芯封装到出现了圆片级封装， 从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片 划片成小管芯。 划片成小管芯。 再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后 再逐个封装成器件， 就成器件。 就成器件。 芯片与封装的互连：从引线键合（ △ 芯片与封装的互连：从引线键合（WB）向倒装焊 ） （FC）转变。 ）转变。 微电子封装和PCB板之间的互连： 板之间的互连： △ 微电子封装和 板之间的互连 已由通孔插装(PTH)为主转为表面贴装（SMT）为主。 为主转为表面贴装（ 已由通孔插装 为主转为表面贴装 ）为主。
集成电路制造工艺流程
集成电路制造工艺流程1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 )晶体生长(Crystal Growth)晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。
将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.99999999999。
采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。
多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。
然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。
此过程称为“长晶”。
硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。
硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。
切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing)切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。
然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。
包裹(Wrapping)/运输(Shipping)晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。
晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。
2.沉积外延沉积 Epitaxial Deposition在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。
现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。
外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。
过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。
由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多采用。
9.晶圆检查Wafer Inspection (Particles)在晶圆制造过程中很多步骤需要进行晶圆的污染微粒检查。
集成电路封装与测试
集成电路封装与测试一：封装1．集成电路封装的作用大体来说，集成电路封装有如下四个作用：（l）对集成电路起机械支撑和机械保护作用。
集成电路芯片只有依托不同类型的封装才能应用到各个领域的不同场所，以满足整机装配的需要（2）对集成电路起着传输信号和分配电源的作用。
各种输人输出信号和电源地只有通过封装上的引线才能将芯片和外部电子系统相沟通，集成电路的功能才能得到实现和发挥(3）对集成电路起着热耗散的作用。
集成电路加电工作时，会因功耗而发热，特别是功率集成电路，工作时芯片耗散热量大。
这些热量若不散发掉，就会使芯片温升过高，从而影响电路的性能或造成电路失效，因此，必须通过封装来散发芯片热量，以保证集成电路的性能和可靠性(4）对集成电路起着环境保护的作用。
集成电路芯片若无封装保护，将受污染等环境损伤，性能无法实现。
由于集成电路的应用愈来愈广泛，多数集成电路必须能耐各种恶劣环境的影响，因此，封装对集成电路各种性能的正确实现起着重要的保证作用电路的发展受广泛应用前景的驱动、而集成电路的封装又随着集成电路的发展而发展。
没有集成电路封装的发展，集成电路的发展就很难实现。
由此可见，集成电路封装对集成电路有着极其重要的作用2．集成电路封装的内容归纳起来至少有以下几个方面：(1)根据集成电路的应用要求，通过定的结构设计、工艺设计、电设计、热设计和可靠性设计制造出合格的外壳或引线框架等主要零部件，并不断提高设计、工艺技术，以适应集成电路发展的需要；(2）按照整机要求和组装需要，改进封装结构、确定外形尺寸，使之达到通用化、标准化，并向多层次、窄节距、多引线、小外形和高密度方向发展；(3）保证自硅晶圆的减薄、划片和分片开始，直到芯片粘接、引线键合和封盖等－系列封装所需工艺的正确实施，达到一定的规模化和自动化，并不断研制开发新工艺、新设备和新技术，以提高封装工艺水平和质量，同时努力降低封装成本：(4)随着集成电路封装日益发展的需要，在原有的材料基础上，需进一步提供低介电系数、高导热、高机械强度等性能优越的新型有机、无机和金属材料；(5)完善和改进集成电路封装的检验手段，统一检验方法，并加强工艺监测和质量控制，提供准确的检验测试数据，为提高集成电路封装的性能和可靠性提供有力的保证集成电路封装对器件性能的影响越来越大，某些集成电路的性能受封装技术的限制与受集成电路芯片性能的限制几乎相同，甚至更大。
集成电路封装与测试技术
集成电路封装与测试技术在当今科技飞速发展的时代，集成电路已经成为了各种电子设备的核心组件。
从我们日常使用的智能手机、电脑，到汽车、飞机中的控制系统，无一不依赖于集成电路的强大功能。
而集成电路封装与测试技术，则是确保集成电路性能、可靠性和成本效益的关键环节。
集成电路封装，简单来说，就是将制造好的集成电路芯片进行保护和连接，使其能够在外部环境中正常工作，并与其他电子元件进行通信。
这就好比给一颗珍贵的“芯”穿上一件坚固而合身的“外衣”。
封装的首要任务是提供物理保护，防止芯片受到外界的机械损伤、化学腐蚀和电磁干扰。
同时，封装还需要解决芯片的散热问题，确保芯片在工作时产生的热量能够有效地散发出去，以保证其性能和寿命。
封装的类型多种多样，常见的有双列直插式封装（DIP）、球栅阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）等。
每种封装类型都有其特点和适用场景。
例如，DIP 封装在早期的集成电路中应用广泛，其引脚从芯片两侧引出，安装方便，但占用空间较大；BGA 封装则通过在芯片底部形成球形引脚阵列，大大提高了引脚密度，适用于高性能、高集成度的芯片；CSP 封装则在尺寸上做到了极致，几乎与芯片本身大小相同，具有更小的体积和更好的电气性能。
在封装过程中，材料的选择也至关重要。
封装材料不仅要具备良好的绝缘性能、机械强度和热稳定性，还要与芯片和基板有良好的兼容性。
常见的封装材料包括塑料、陶瓷和金属等。
塑料封装成本较低，广泛应用于消费类电子产品；陶瓷封装具有更好的耐高温和耐湿性，常用于军事、航空航天等领域；金属封装则在散热和电磁屏蔽方面表现出色。
而集成电路测试，则是对封装好的集成电路进行质量检测和性能评估。
这就像是给集成电路进行一场严格的“考试”，只有通过了测试的产品才能进入市场。
测试的目的是确保集成电路在功能上符合设计要求，在性能上达到规定的指标，并且在可靠性方面能够满足长期使用的需求。
测试的内容包括功能测试、参数测试和可靠性测试等。
集成电路制造工艺流程
集成电路制造工艺流程引言：集成电路(IC)作为现代电子技术的核心，被广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。
集成电路制造工艺是将原始材料经过一系列加工步骤，将电路图案和其他组件集成到单片硅芯片上的过程。
本文将详细介绍集成电路制造的工艺流程。
一、晶圆制备1.材料准备：通常采用硅作为晶圆基底材料。
硅材料需经过多次高温处理来去除杂质。
2.切割：将硅原料切割成圆片形状，厚度约为0.4毫米。
3.晶圆清洗：通过化学和物理方法清洗硅片表面。
二、晶圆表面处理1.清洗：使用化学物质去除晶圆表面的有机和无机污染物。
2.二氧化硅沉积：在晶圆表面形成一层绝缘层，以保护电路。
3.光刻：通过对光敏材料进行曝光、显影和刻蚀等步骤，将电路图案转移到晶圆表面。
三、激活剂注入1.清洗：清洗晶圆表面以去除光刻过程产生的残留物。
2.掺杂：使用离子注入设备将所需的杂质注入晶圆表面，以改变材料的导电性。
四、金属化1.金属沉积：在晶圆上沉积一层金属，通常是铝或铜，以用作导电线。
2.蚀刻：使用化学溶液去除多余的金属，只保留所需的电路。
3.封装：将晶圆裁剪成多个小片，然后分别进行封装，以提供保护和连接接口。
五、测试1.功能测试：确保电路功能正常。
2.可靠性测试：对电路进行长时间运行测试，以验证其性能和可靠性。
3.封装测试：测试封装后的芯片性能是否正常。
六、成品测试和封装1.最终测试：对芯片进行全面测试，以确保其达到预期的性能指标。
2.封装：在芯片表面添加保护层，并提供引脚用于连接到其他电子设备。
结论：本文详细介绍了集成电路制造的工艺流程，包括晶圆制备、晶圆表面处理、激活剂注入、金属化、测试和封装等环节。
每一步都是为了保证集成电路的性能和可靠性。
随着科技的不断发展，集成电路制造工艺也在不断创新，以提高集成电路的性能和功能。
集成电路封装与测试技术
集成电路封装与测试技术随着科技的不断发展，电子与电气工程在现代社会中扮演着至关重要的角色。
其中，集成电路封装与测试技术作为电子与电气工程领域的重要组成部分，对于电子产品的研发和生产起着关键性的作用。
本文将对集成电路封装与测试技术进行深入探讨。
一、集成电路封装技术集成电路封装技术是将裸片芯片封装在外壳中，以保护芯片并提供连接引脚的过程。
封装技术的发展不仅关乎芯片的可靠性和稳定性，还与电路性能、功耗和成本等因素密切相关。
在封装技术中，常见的封装形式包括直插式封装、贴片式封装和球栅阵列封装等。
直插式封装通过引脚插入插座或焊接于印刷电路板上，适用于较大尺寸的芯片。
贴片式封装则将芯片直接粘贴在印刷电路板上，适用于小型和轻薄的电子产品。
球栅阵列封装则是一种先进的封装技术，通过微小焊球连接芯片和印刷电路板，具有较高的集成度和可靠性。
除了封装形式，封装材料也是封装技术中的重要因素。
常见的封装材料包括塑料封装、陶瓷封装和金属封装等。
塑料封装成本低、制造工艺简单，适用于大规模生产；陶瓷封装耐高温、抗冲击性好，适用于高性能芯片；金属封装具有良好的散热性能，适用于高功率芯片。
二、集成电路测试技术集成电路测试技术是对封装完成的芯片进行功能、性能和可靠性等方面的测试，以确保芯片的质量和可靠性。
测试过程主要包括芯片测试、封装测试和系统测试等。
芯片测试是对裸片芯片进行测试，以验证其设计和制造是否符合要求。
常见的芯片测试方法包括逻辑功能测试、电气特性测试和可靠性测试等。
逻辑功能测试通过输入不同的信号，验证芯片的逻辑功能是否正确；电气特性测试则测试芯片的电压、电流和功耗等性能参数；可靠性测试则通过长时间的高温、低温和振动等环境测试，验证芯片的可靠性。
封装测试是对封装完成的芯片进行测试，以验证封装过程是否正确，是否存在焊接问题和短路等缺陷。
常见的封装测试方法包括外观检查、焊接可靠性测试和封装参数测试等。
外观检查通过目视或显微镜检查封装是否完整、引脚是否正常；焊接可靠性测试通过模拟实际使用环境下的温度变化和机械振动等，验证封装的可靠性；封装参数测试则测试封装的电气参数，如引脚电阻、电容和电感等。
超大规模集成电路(ULSI)制造技术与工艺
超大规模集成电路（ULSI）制造技术与工艺超大规模集成电路（ULSI）是指在一块芯片上集成了上亿个电子器件的集成电路。
随着计算机技术的快速发展，ULSI制造技术和工艺在现代电子产业中起着至关重要的作用。
本文将介绍ULSI的制造技术与工艺，包括其概述、制程流程、制造工艺的发展趋势等。
一、ULSI制造技术与工艺概述超大规模集成电路（ULSI）制造技术是现代电子工程领域中的一项核心技术。
随着集成电路技术的不断进步，传统的制造工艺已经无法满足高性能芯片的需求。
ULSI制造技术大大提高了芯片集成度，使得芯片能够集成更多的晶体管和电子器件。
它使得计算机、通信、嵌入式系统等领域的产品更加强大、高效。
二、ULSI制程流程为了了解ULSI的制造过程，我们将简要介绍ULSI的制程流程。
ULSI芯片的制造过程通常可以分为以下几个关键步骤：1.晶圆加工：晶圆是ULSI芯片制造的基础，晶圆的材料通常为硅。
晶圆加工包括晶圆清洁、蚀刻、镀膜等工艺。
2.曝光与光刻：曝光和光刻技术是ULSI制造中的关键步骤，用于通过光的照射和图案形成来定义芯片上的回路和结构。
3.薄膜沉积：薄膜沉积是一种将材料以薄膜的形式附着在晶圆表面的工艺。
常用的薄膜沉积技术有化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等。
4.雕刻与刻蚀：雕刻和刻蚀技术用于去除非晶体硅或金属上多余的材料。
5.离子注入：离子注入技术用于向晶圆表面注入所需的掺杂材料，以改变晶体的导电特性。
6.金属化与封装：金属化工艺是为了将不同的晶体管等器件连接起来，形成电路。
封装工艺则是为了保护芯片并方便连接到其他电子设备。
7.测试与封装：测试是对制造完成的芯片进行功能测试，以确保其质量和性能。
封装则是将芯片封装在塑料或陶瓷外壳中，以保护芯片免受环境的影响。
三、ULSI制造工艺的发展趋势随着科技的不断进步和市场对电子产品性能的要求不断提高，ULSI 制造工艺也不断发展。
以下是ULSI制造工艺的一些发展趋势：1.纳米级工艺：随着技术的进步，芯片上的电子器件尺寸不断缩小，纳米级工艺已经成为ULSI制造的重要趋势。
集成电路的制作工艺与流程
集成电路的制作工艺与流程
1. 晶圆制备：晶圆是集成电路的基础材料，一般采用硅（Silicon）材料制作。
晶圆的制备工艺包括晶体生长、切割和
抛光等步骤。
2. 晶圆清洗：晶圆清洗是为了去除晶圆表面的污染物，保证后续工艺步骤的顺利进行。
3. 沉积：沉积是指在晶圆表面上沉积一层薄膜，常用的沉积方法包括物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）和化
学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）等。
4. 光刻：光刻是将设计好的电路图案转移到晶圆表面的工艺步骤。
首先在薄膜表面涂覆一层光刻胶，然后使用光学投影机将电路图案投影在光刻胶上。
最后通过显影和蚀刻等步骤，在光刻胶上形成所需的电路图案。
5. 清洗：清洗是为了去除光刻胶和表面污染物，保证后续工艺步骤的顺利进行。
6. 金属化：金属化是在晶圆表面上沉积一层金属，常用的金属有铝（Aluminum）等。
金属化的目的是连接不同部分的电路，形成完整的电路连接网络。
7. 划线：划线是将金属化层上的金属切割成所需的电路连线。
8. 封装测试：最后一步是将制作好的芯片进行封装和测试。
封
装是将芯片封装在塑料、陶瓷或金属等材料中，以保护芯片和实现引脚的外接。
测试是通过一系列测试方法和设备来验证芯片的功能和可靠性。
以上是集成电路的制作工艺与流程的基本步骤，不同类型的集成电路可能会有些差异，但整体的工艺流程大致相同。
集成电路的制造技术
集成电路的制造技术第一章：引言集成电路是现代电子技术的重要组成部分，它在计算机、通信、家电等领域都扮演着重要角色。
集成电路的制造技术是保证集成电路性能和稳定性的重要保障。
本文旨在介绍集成电路制造技术的发展历程、制造流程、主要设备和新技术。
第二章：集成电路制造技术的发展历程随着电子技术的不断发展，集成电路的制造技术也在不断提高。
20世纪50年代，人们开始试图将多个器件集成到同一片半导体晶片上，以提高电路的可靠性和工作速度。
60年代末，人们发现必须采用光刻和蒸镀等技术才能实现超大规模集成电路制造，从而开启了集成电路制造技术的新时代。
80年代后期，互联网和智能手机的大规模普及，推动了集成电路制造技术的快速发展，特别是微电子技术和纳米技术的引入，使集成电路的存储容量和计算速度大幅提高。
第三章：集成电路制造技术的制造流程集成电路的制造流程主要有芯片设计、掩膜制作、晶圆制造、晶圆加工、封装测试等环节。
其中，芯片设计是集成电路制造的核心环节，通过使用EDA软件完成电路原理图和布局图设计，并完成ASIC集成电路的设计和验证。
掩膜制作是将芯片设计的图形投射到光刻掩膜上的过程。
晶圆制造是在半导体材料晶圆上通过多次氮化、高温退火等工艺形成电路结构和元器件结构。
晶圆加工是将电路图形转移到晶圆表面上，并通过刻蚀等工艺进行修饰、提取、接线等处理。
封装测试是将已完成芯片切割、焊接封装为实际可使用的器件，并进行功能测试和可靠性测试。
第四章：集成电路制造技术的主要设备光刻机是集成电路制造过程中非常重要的设备之一，用于将掩膜图形投射到晶圆表面上，形成微小的电路图案。
刻蚀机主要用于将图形转移到晶圆表面，并使图形得到修饰。
氧化炉和退火炉则用于在特定温度条件下对晶圆上的器件和电路进行处理，以获得所需的电学特性。
其他机器设备如CVD设备、离子注入设备等也是集成电路制造中不可或缺的设备。
第五章：新型集成电路制造技术半导体技术的快速进步和新型制造技术的引入，推动了集成电路制造技术的不断发展。
集成电路封装与测试复习题(含答案)
第1章集成电路封装概论2学时第2章芯片互联技术3学时第3章插装元器件的封装技术1学时第4章表面组装元器件的封装技术2学时第5章BGA和CSP的封装技术4学时第6章POP堆叠组装技术2学时第7章集成电路封装中的材料4学时第8章测试概况及课设简介2学时一、芯片互联技术1、引线键合技术的分类及结构特点？答：1、热压焊：热压焊是利用加热和加压力，使焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子间达到原子的引力范围，从而使原子间产生吸引力，达到“键合”的目的。
2、超声焊：超声焊又称超声键合，它是利用超声波(60-120kHz)发生器产生的能量，通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动经变幅杆传给劈刀，使劈刀相应振动；同时，在劈刀上施加一定的压力。
于是，劈刀就在这两种力的共同作用下，带动Al丝在被焊区的金属化层(如Al膜）表面迅速摩擦，使Al丝和Al膜表面产生塑性形变。
这种形变也破坏了Al层界面的氧化层，使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子间的“键合”，从而形成牢固的焊接。
3、金丝球焊：球焊在引线键合中是最具有代表性的焊接技术。
这是由于它操作方便、灵活，而且焊点牢固，压点面积大，又无方向性。
现代的金丝球焊机往往还带有超声功能，从而又具有超声焊的优点，有的也叫做热(压)(超)声焊。
可实现微机控制下的高速自动化焊接。
因此，这种球焊广泛地运用于各类IC和中、小功率晶体管的焊接。
2、载带自动焊的分类及结构特点？答：TAB按其结构和形状可分为Cu箔单层带：Cu的厚度为35-70um，Cu-PI双层带Cu-粘接剂-PI三层带Cu-PI-Cu双金属3、载带自动焊的关键技术有哪些？答：TAB的关键技术主要包括三个部分：一是芯片凸点的制作技术；二是TAB载带的制作技术；三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线的焊接术。
制作芯片凸点除作为TAB内引线焊接外，还可以单独进行倒装焊（ＦＣＢ）4.倒装焊芯片凸点的分类、结构特点及制作方法？答：蒸镀焊料凸点：蒸镀焊料凸点有两种方法，一种是C4 技术，整体形成焊料凸点；电镀焊料凸点：电镀焊料是一个成熟的工艺。
半导体器件与工艺(12)
传统装配
■分片
分片使用金刚石刀刃的划片锯把每个芯片从硅片上切下来。在划 片前，将硅片从片架上取出并按正确的方向放到一个固定在刚性框架 的粘膜上。该粘膜保持硅片完整直到所有芯片被划成小块。硅片被传 到带有去离子水喷淋的圆锯，然后用25微米厚的金刚石锯刃（旋转速 率达每分钟20000转），在x和y方向分别划片。用去离子水冲洗硅片 以去除划片过程中产生的硅浆残渣，而每个单独芯片由背面粘膜支撑。 锯通常沿划片线切透硅片的90%-100%。全自动设备具有对准系统、划 片和硅片清洗一体化功能。
传统装配
传统封装
■塑料封装
塑料封装使用环氧树脂聚合物将已完成引线键合的芯片和 模块化工艺的引线框架完全包封。塑料封装受欢迎的重要原因 是管脚成型灵活，或作为插孔式管脚，或作为表面贴封装技术 （SMT）管脚。插孔式管脚穿过电路板，而SMT管脚粘贴到板的 表面。具有SMT管脚的组件受欢迎是因为对集成电路组件和电 路板都有高密度封装（允许更多输入／输出管脚数）。使用塑 料封装的其他益处是材料成本低和重量轻。 一旦包封，从集成电路管壳伸出的仅为第二级装配到电路 板上必需的管脚。模型封装经过去飞边步骤，即从管壳附件去 除多余的材料。典型的去飞边使用类似喷沙的物理磨耗工艺。 再后来使用激光在塑料封面上打印制造和产品信息。
传统装配
传统装配
Ⅲ热超声球键合
热超声球键合是一种结合超声振动、热和压力形成键合的 技术，被称为球键合。基座维持在约150℃的温度。热超声球 键合也有一个毛细管劈刀，通过中心的孔竖直输送细Au丝。伸 出的细丝用火焰或电容放电火花加热，引起线熔化并在针尖形 成一个球。在键合过程中，超声能和压力引起在Au丝球和A1压 点间冶金键合的形成。球键合完成后，键合机移动到基座内端 电极压点并形成热压的楔压键合。将引线拉断，工具继续到下 一个芯片压点。这种球键合／楔压键合顺序在压点和内端电极 压点间的引线连接尺寸有极佳的控制，这对更薄的集成电路很 重要。
集成电路芯片系统封装与测试
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•测试仪
测试仪是测试集成电路的仪器。它负责按 照测试向量对集成电路加入激励，同时观 测响应。目前，测试仪一般都是同步的， 按照时钟节拍从存储器中调入测试向量。
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• 测试的分类：
– 鉴定测试 – 生产测试 – 用户测试 – 可靠性测试 – 电学性能测试
正确工作。
（2）确定电路失效的原因和所发生的具体部位，以便改 进设计和修正错误。
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•测试介绍
• 测试：就是检测出生产过程中的缺陷，并挑 出废品的过程。
• 测试的基本情况：封装前后都需要进行测试。 • 测试与验证的区别：目的、方法和条件。 • 测试的难点：复杂度和约束。 • 可测性设计：有利于测试的设计。
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• 完全测试的含义
例如：N个输入端的逻辑，它有2N个状态。 组合逻辑：在静态状态下，需要2N个顺序测试矢量。动
态测试应考虑状态转换时的延迟配合问题，仅仅顺序 测试是不够的。
时序电路：由于记忆单元的存在，电路的状态不但与当 前的输入有关，还与上一时刻的信号有关。它的测试 矢量不仅仅是枚举问题，而是一个排列问题。最坏情 况下它是2N个状态的全排列，它的测试矢量数目是一 个天文数字。
技术创新，变革未来
§1 系统封装
半导体器件复杂性和密度的急剧增加推动了更 加先进的VLSI封装和互连方式的开发。 • 印刷电路板（printed Circuit Board-PCB） • 多芯片模块（Multi-Chip Modules-MCM） • 片上系统（System on a Chip-SOC）
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Hale Waihona Puke 17•简单的测试例子A Z
集成电路版图复习课答案总结(最终版)
1、描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标及其物理含义⑴集成度(Integration Level)：以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量，（包括有源和无源元件）。
⑵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)，也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。
⑶晶片直径(Wafer Diameter)：当前的主流晶圆的尺寸为12吋(300mm)，正在向18吋(450mm)晶圆迈进。
⑷芯片面积(Chip Area)：随着集成度的提高，每芯片所包含的晶体管数不断增多，平均芯片面积也随之增大。
⑸封装（Package）：指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件连接。
封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
2、简述集成电路发展的摩尔定律。
集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小2倍，这就是摩尔定律。
当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍3、集成电路常用的材料有哪些集成电路中常用的材料有三类：半导体材料，如Si、Ge、GaAs 以及InP 等；绝缘体材料，如SiO2、SiON 和Si3N4 等；金属材料，如铝、金、钨以及铜等。
/4、集成电路按工艺器件类型和结构形式分为哪几类，各有什么特点。
双极集成电路：主要由双极晶体管构成（NPN型双极集成电路、PNP型双极集成电路）。
优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低。
CMOS集成电路：主要由NMOS、PMOS构成CMOS电路，功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高。
BiCMOS集成电路：同时包括双极和CMOS晶体管的集成电路为BiCMOS集成电路，综合了双极和CMOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。
5、解释基本概念: 微电子、集成电路、集成度、场区、有源区、阱、外延微电子：微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。
集成电路的制作工艺
二、杂质掺杂
• 掺杂：将需要的杂质掺入特定的半导体 区域中，以达到改变半导体电学性质， 形成PN结、电阻、欧姆接触 – 磷(P)、砷(As) —— N型硅 – 硼(B) —— P型硅
• 掺杂工艺：扩散、离子注入
扩散
• 替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位： – Ⅲ、Ⅴ族元素 – 一般要在很高的温度(950～1280℃)下进行 – 磷、硼、砷等在二氧化硅层中的扩散系数均远 小于在硅中的扩散系数，可以利用氧化层作为 杂质扩散的掩蔽层
• 间隙式扩散：杂质离子位于晶格间隙： – Na、K、Fe、Cu、Au 等元素 – 扩散系数要比替位式扩散大6～7个数量级
– 优点是选择性好、重复性好、生产 效率高、设备简单、成本低
– 缺点是钻蚀严重、对图形的控制性 较差
干法刻蚀
• 溅射与离子束刻蚀：通过高能惰性气体离子的 物理轰击作用刻蚀，各向异性性好，但选择性 较差
• 等离子刻蚀(Plasma Etching)：利用放电产生的 游离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实 现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小，但各向 异性较差
– 消除损伤
• 退火方式：
– 炉退火
– 快速退火：脉冲激光法、扫描电子束、连 续波激光、非相干宽带频光源(如卤光灯、 电弧灯、石墨加热器、红外设备等)
三、制膜 1、氧化工艺
• 氧化：制备SiO2层 • SiO2的性质及其作用
SiO2是一种十分理想的电绝缘 材料，它的化学性质非常稳定， 室温下它只与氢氟酸发生化学 反应
集成电路制造技术——原理与工艺
2018-2014全球集成电路市场规模及增速
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
4、保障措施
成立国家集成电路产业发展领导小组，国务院副总理马凯任组长，工业化信息化部 部长苗圩任副组长。
设立国家产业投资基金，已成功吸引了金融机构、民营企业等各方出资，募资已超 1000亿；已向紫光集团投资合计300亿元。
加大金融支持力度。 加大人才培养和引进力度。
集成电路制造技术——原理与工艺
9
产业现状-全球
集成电路制造技术——原理与工艺
10 现代光 刻技术
11 刻1蚀6
本课程学习目的？
1、掌握集成电路工艺设计、工艺集成流程。 2、清楚各种工艺设备及各工艺环节。 3、了解集成电路产业和技术发展。 4、了解集成电路封装和电学测试。
集成电路制造技术——原理与工艺
17
如何学习本课程？
1、这是一门工程学科，不是理论基础课程。 2、更多关注领域前沿，结合实际应用学习。
集成电路制造技术——原理与工艺
19
1947年：美国贝尔实验室的约翰·巴丁、布拉顿、肖克莱三人发明了晶体 管，这是微电子技术发展中第一个里程碑； 1950年：结型晶体管诞生 1950年： R Ohl和肖克莱发明了离子注入工艺；1951年：场效应晶体管发 明；1956年：C S Fuller发明了扩散工艺。
《集成电路封装和测试》
光电子封装 MEMS封装 封装
集成电路芯片封装
集成电路芯片封装技术技术流程
硅片切割 硅片减薄 芯片贴 装
芯片互连
成型技术
切筋成型 上锡焊 打码
去飞边毛刺
微系统封装
微系统相关技术： 微系统相关技术： 微电子技术 射频与无线电技术 光学技术 MEMS技术 技术
微系统封装：微电子封装 微系统封装：
3.封装失效中，约有1/3与封装有关 封装失效中，约有 与封装有关 封装失效中
器件物理性破坏分析（ 器件物理性破坏分析（DPA） ） 约有1/2与封装有 测试中不合格品 约有 与封装有 关
第一章
概述
封装概念 封装的目的和要求 封装的技术层次 封装技术的历史和发展 封装涉及的学科 封装的分类 国内封装业的发展
系 统 需 求
设计
掩膜版 芯片制造 过程
芯片检测
封装
测试
封装和制造是独立的
二．封装的目的和要求
封装目的
1.传递电能 主要指电源电压的分配和导通 传递电能:主要指电源电压的分配和导通 传递电能 2.传递电路信号 主要将电信号的延迟尽可 传递电路信号:主要将电信号的延迟尽可 传递电路信号 能减小 3.提供散热途径 主要指各种芯片封装如何 提供散热途径:主要指各种芯片封装如何 提供散热途径 将聚集的热量散出 4.结构保护与支持 封装可为芯片提供机械 结构保护与支持:封装可为芯片提供机械 结构保护与支持 支撑,并能在各种条件下工作 并能在各种条件下工作. 支撑 并能在各种条件下工作
按密封材料分
陶瓷封装(Ceramic Package) 陶瓷封装 塑料封装(Plastic Package) 塑料封装 金属封装
按器件与电路的连接方式分
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12.1 金属化与多层互连
金属及金属性材料在芯片上的应用被称为金 属化，形成的整个金属及金属性材料结构称 金属化系统。
金属化材料可分为三类：
互连材料； 接触材料； MOSFET栅电极材料。
第10章 金属化与多层互连
4
12.1 金属化与多层互连
互连材料指将同一芯片内的各个独立的元 器件连接成为具有一定功能的电路模块；接触 材料是指直接与半导体材料接触的材料，以及 提供与外部相连的连接点；MOSFET栅电极 材料是作为MOSFET器件的一个组成部分， 对器件的性能起着重要作用。
第10章 金属化与多层互连
5
12.1.1 欧姆接触
欧姆接触指金属与半导体的接触电阻值远小于半导体本
身电阻。
J
AT
2e
qφb kT
[e
qV nkT
1]
金/半接触的电流密度： 肖特基势垒高度：
b
m
接触电阻：
Rc
dV dJ
V 0
低掺杂接触电阻：
Rc
k qAT
qb
e kT
高掺杂接触电阻：ND
第10章 金属化与多层互连
12
12.1.3 多层互连
完成器件结构硅片
CVD介质薄膜 否
平坦化
是 PECVD钝化层
是否最后一层
光刻接触孔和通孔 金属化
测试封装
第10章 金属化与多层互连
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12.1.4 铜多层互连系统工艺流程
第10章 金属化与多层互连
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12.1.4 铜多层互连系统工艺流程
第10章 金属化与多层互连
第10章 金属化与多层互连
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12.2.1 隔离工艺
1、局部场氧化工艺
第10章 金属化与多层互连
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12.2.1 隔离工艺
2、浅槽隔离工艺
第10章 金属化与多层互连
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12.2.2 阱工艺结构
第10章 金属化与多层互连
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12.2.3 薄栅氧化技术
栅氧化层是MOS器件的核心。随着器件尺寸的不断缩小， 栅氧化层的厚度也要求按比例减薄，以加强栅控能力，抑制 短沟道效应，提高器件的驱动能力和可靠性等。但随着栅氧 化层厚度的不断减薄，会遇到一系列问题，如：栅的漏电流 会呈指数规律剧增；硼杂质穿透氧化层进入导电沟道等。为 解决上述难题，通常采用超薄氮氧化硅栅代替纯氧化硅栅。 氮的引入能改善SiO2/Si界面特性，因为Si-N键的强度比Si-H 键、Si-OH键大得多，因此可抑制热载流子和电离辐射等所 产生的缺陷。将氮引入到氧化硅中的另一个好处是可以抑制 PMOS器件中硼的穿透效应，提高阈值电压的稳定性及器件 的可靠性。
第10章 金属化与多层互连
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3、金属布线的工艺特性
附着性要好，指所淀积的金属薄膜与衬底硅 片表面的氧化层等应具有良好的附着性。
台阶覆盖性好，是指如果衬底硅片表面存在 台阶，在淀积金属薄膜时会在台阶的阴面和 阳面间产生很大的淀积速率差，甚至在阴面 角落根本无法得到金属的淀积。这样会造成 金属布线在台阶处开路或无法通过较大的电 流。
第10章 金属化与多层互连
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4、合金工艺
金属膜经过图形加工以后，形成了互连线。但是， 还必须对金属互连线进行热处理，使金属牢固地附 着于衬底硅片表面，并且在接触窗口与硅形成良好 的欧姆接触。这一热处理过程称为合金工艺。
合金工艺有两个作用：其一增强金属对氧化层的还 原作用，从而提高附着力；其二是利用半导体元素 在金属中存在一定的固溶度。
1019 cm3; Rc
exp
s m
1 2
b
ND
第10章 金属化与多层互连
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12.1.2 布线技术
集成电路对互连布线有以下要求： ①布线材料有低的电阻率和良好的稳定 性； ②布线应具有强的抗电迁移能力； ③布线材料可被精细刻蚀，并具有抗环 境侵蚀的能力； ④布线材料易于淀积成膜，粘附性要好， 台阶覆盖要好，并有良好的可焊性。
微电子工艺(5)
----工艺集成与封装测试
第10章 金属化与多层互连
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第五单元 工艺集成与封装测试
第12章 工艺集成 第13章 工艺监控 第14章 封装与测试
第10章 金属化与多层互连
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第12章 工艺集成
12.1 金属化与多层互连 12.2 CMOS集成电路工艺 12.3 双极型集成电路工艺
第10章 金属化与多层互连
第10章 金属化与多层互连
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12.2.4 非均匀沟道掺杂
栅长缩短和短沟道效应这对矛盾可以通过非均匀
沟道掺杂解决，即表面杂质浓度低，体内杂质浓度 高。这种杂质结构的沟道具有栅阈值电压低，抗短 沟道效应能力强的特点。这种非均匀沟道的形成有 主要有两种工艺技术：
15
12.2 CMOS集成电路工艺
第10章 金属化与多层互连
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12.2.1 隔离工艺
在CMOS电路的一个反相器中，p沟和n沟 MOSFET的源漏，都是由同种导电类型的半导体材 料构成，并和衬底（阱）的导电类型不同，因此， MOSEET本身就是被pn结所隔离，即是自隔离。 只要维持源/衬底pn结和漏/衬底pn结的反偏， MOSFET便能维持自隔离。而在pMOS和nMOS元 件之间和反相器之间的隔离通常是采用介质隔离。 CMOS电路的介质隔离工艺主要是局部场氧化工艺 和浅槽隔离工艺。
第10章 金属化与多层互连
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1、电迁移现象
在大电流密度作用下金属化引线的质量输运现象。质量输 运沿电子流方向，结果在一方形成空洞，另一方形成小丘。
中值失效时间MTF 指50%互连线失效的时间 ：
MTF
C
A Jc2
expEa
/
kT
第10章 金属化与多层互连
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2、定性
金属与半导体之间的任何反应，都会对 器件性能带来影响。如硅在铝中具有一定的 固溶度，若芯片局部形成“热点”，硅会溶 解进入铝层中，致使硅片表面产生蚀坑，进 而出现尖楔现象，造成浅结穿通。克服这种 影响的主要方法是选择与半导体接触稳定的 金属类材料作为阻挡层或在金属铝中加入少 量半导体硅元素，使其含量达到或接近固溶 度，这就避免了硅溶解进入铝层。
第10章 金属化与多层互连
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12.1.3 多层互连
多层互连，一方面可以使单位芯片面积上可用的 互连布线面积成倍增加，允许可有更多的互连线； 另一方面使用多层互连系统能降低因互连线过长导 致的延迟时间的过长。因此，多层互连技术成为集 成电路发展的必然。
多层互连系统主要由金属导电层和绝缘介质层组 成。因此可从金属导电层和绝缘介质层的材料特性， 工艺特性，以及互连延迟时间等多个方面来分析 ULSI对多层互连系统的要求。