第1章集成电路的基本制造工艺(1)教学提纲
集成电路的基本制造工艺教材
光刻机：用于在晶圆上制作电路图案
刻蚀机：用于在晶圆上刻蚀出电路图案
离子注入机：用于在晶圆上注入离子， 改变材料性质
化学机械抛光机：用于在晶圆上抛光， 提高表面平整度
清洗机：用于在晶圆制造过程中清洗晶 圆，去除杂质
测试设备：用于在晶圆制造过程中测试 晶圆的性能和可靠性
硅晶圆：集成电路的主要材料，用于制作半导体器件 光刻胶：用于在硅晶圆上制作电路图案 化学机械抛光（CMP）材料：用于去除硅晶圆表面的缺陷和杂质 离子注入材料：用于在硅晶圆表面注入离子，改变其电学性质 封装材料：用于保护集成电路，防止外界环境影响其性能
封装：将硅片封装在保护壳 中，防止损坏和污染
晶圆制备是集成电路制造工艺流程的第一步，主要涉及硅晶圆的制备和加工。
硅晶圆的制备包括硅的提纯、熔融、拉制和切割等步骤，加工包括抛光、腐蚀和清洗 等步骤。
晶圆制备的质量直接影响到后续工艺的顺利进行和集成电路的性能。
晶圆制备过程中需要严格控制温度、压力和杂质含量等参数，以保证晶圆的质量和性 能。
添加标题
晶圆制备：通过氧化、 扩散、光刻、刻蚀等 工艺，在硅晶圆上形 成电路结构
添加标题
光刻：利用光刻胶在 硅晶圆上形成电路图 案
添加标题
刻蚀：利用化学或物 理方法，将光刻胶以 外的部分去除
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离子注入：将离子注 入硅晶圆中，改变其 电学性质
添加标题
薄膜沉积：在硅晶圆 上沉积一层或多层薄 膜，形成电路的绝缘 层或导电层
成品：经过测试 合格的芯片即为 成品，可以应用 于各种电子产品 中
光刻技术：将电路图案转移到晶圆上
刻蚀技术：去除不需要的材料
离子注入技术：将离子注入晶圆，改变 材料性质
薄膜沉积技术：在晶圆上沉积薄膜，形 成电路结构
《集成电路工艺原理》教学大纲
集成电路工艺原理课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：本科，电子科学与技术课程代码：A9E02027学时分配：32赋予学分：2先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、集成电路原理与应用后续课程：二、课程的性质与任务本课程主要介绍硅单晶的结构特点，单晶硅锭的拉制，硅片（包含体硅片和外延硅片）的制造工艺及相关理论。
并且介绍硅芯片制造基本单项工艺（氧化与掺杂、薄膜制备、光刻、工艺集成与封装测试）的原理、方法、设备，以及所依托的技术基础及开展趋势。
三、教学目的与要求在学完本课程后，要求学生掌握集成电路制造的基础工艺、基本原理及集成电路芯片制造技术。
通过本课程学习，培养学生理论联系实际的能力、确立科学研究的思想方法、创新能力以及实践能力等。
为本专业学生将来从事微电子、集成电路设计、电子材料及相关学科的科学研究、工程设计奠定扎实的理论与实践基础。
四、教学内容与安排第一章、单晶硅特性（3学时）教学内容：1、硅晶体的结构特点2、硅晶体缺陷3、硅晶体中的杂质教学要求：1、了解硅衬底的制造工艺及相关理论2、了解单晶硅特性，硅晶体的结构特性3、掌握集成电路工艺中用到的一些固态电子学理论第二章、硅片的制备（2学时）教学内容：1＞多晶硅的制备2、单晶硅生长3、切制硅片教学要求：1、了解硅片的制备2、了解单晶硅锭的主要拉制方法3、了解硅片的制备和检测第三章' 外延（2学时）教学内容：1、外延概念和种类2、气相外延3、分子束外延教学要求：1、了解外延硅片的制备原理方法2、了解气相外延、分子束外延以及新出现的外延技术第四章' 热氧化（2学时）教学内容：1、二氧化硅薄膜概述2、硅的热氧化3、初始氧化阶段及薄氧化层制备4、热氧化过程中杂质的再分布5、氧化层的质量及检测6、其他氧化方法教学要求：1、掌握在硅片上热生长二氧化硅薄膜的工艺流程2、掌握二氧化硅薄膜的质量检测方法3、了解二氧化硅薄膜的其他生长方法第五章' 扩散（3学时）教学内容：1、扩散机构2、晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程3、杂质的扩散掺杂4、热扩散工艺中影响杂质分布的其他因素5、扩散工艺条件与方法6、扩散工艺质量与检测教学要求：1、了解以热扩散方法进行定域定量掺杂工艺2、掌握晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程3、掌握热扩散工艺中影响杂质分布的其他因素4、掌握扩散工艺质量与检测方法第六章' 离子注入（2学时）教学内容：1、离子注入原理2、注入离子在靶中的分布3、注入损伤4、退火5、离子注入设备与工艺教学要求：1、了解以离子注入和退火相结合的定域定量掺杂工艺2、掌握注入离子在靶中的分布3、了解离子注入设备与工艺第七章' 化学气相淀积（2学时）教学内容：1、CVD概述2、CVD工艺原理3、CVD工艺方法4、二氧化硅薄膜的淀积5、氮化硅薄膜淀积6、多晶硅薄膜的淀积7、CVD金属及金属化合物薄膜教学要求：1、了解采用化学气相沉积方法制备介质薄膜和多晶硅薄膜的薄膜淀积工艺2、掌握二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅薄膜以及金属化合物薄膜的淀积第八章' 物理气相淀积（2学时）教学内容：1、PVD概述2、真空系统及真空的获得3、真空蒸镀4、溅射5、PVD金属及化合物薄膜教学要求：1、了解采用物理气相沉积方法制备金属薄膜、合金薄膜和化合物薄膜的薄膜沉积工艺第九章' 光刻工艺（2学时）教学内容：1、基本光刻工艺流程2、光刻技术中的常见问题教学要求：1、了解在硅片薄膜上光刻图形的工艺和一些光刻过程中的常见问题第十章、光刻技术（2学时）教学内容：1、光刻掩模版的制造2、光亥I）胶3、光学分辨率增强技术4、紫外光曝光技术5、其他曝光技术6、光刻设备教学要求：1、了解光刻工艺中所用的光刻板、光刻胶以及光刻工艺2、掌握光刻掩模板的制造3、了解紫外光曝光技术以及其他曝光技术第十一章、刻蚀技术（2学时）教学内容：1、湿法刻蚀2、干法刻蚀教学要求：1、了解刻蚀技术2、掌握干法和湿法薄膜刻蚀技术第十二章、工艺集成（2学时）教学内容：1、金属化与多层互连2、CMOS集成电路工艺3、双极型集成电路工艺教学要求：1、掌握典型工艺集成模块、典型分立器件和集成电路的工艺流程第十三章、工艺监控（3学时）教学内容：1、实时监控2、工艺检测片3、集成结构测试图形教学要求：1、掌握工艺过程中的实时监控方法第十四章、封装与测试（3学时）教学内容：1、芯片封装技术2、集成电路测试技术教学要求：1、掌握分立器件和集成电路的测试封装技术五、教学设备和设施多媒体教室。
集成电路制造工艺教案
一、教案基本信息1. 教案名称：集成电路制造工艺教案2. 课时安排：共24 课时3. 适用年级：高中物理、化学、信息技术等相关课程4. 教学目标：a. 使学生了解集成电路的基本概念和原理b. 使学生掌握集成电路制造的基本工艺流程c. 使学生了解集成电路的应用领域和发展趋势二、教学内容与步骤1. 第一课时：集成电路概述a. 集成电路的定义和发展历程b. 集成电路的分类和特点c. 集成电路的应用领域2. 第二课时：集成电路的组成与结构a. 集成电路的组成要素b. 集成电路的常见结构类型c. 集成电路的封装与测试3. 第三课时：集成电路制造的基本工艺流程a. 晶圆制造b. 晶圆加工c. 芯片制造d. 芯片封装与测试4. 第四课时：集成电路设计基础a. 数字电路设计原理b. 模拟电路设计原理c. 集成电路设计工具与方法5. 第五课时：集成电路的应用与发展趋势a. 集成电路在电子设备中的应用b. 集成电路技术的最新发展趋势c. 我国集成电路产业的发展现状与展望三、教学方法与手段1. 采用讲授法、问答法、案例分析法等教学方法，引导学生了解和掌握集成电路的相关知识。
2. 使用多媒体教学手段，如PPT、视频等，展示集成电路的制造过程、应用场景等，增强学生的学习兴趣和理解程度。
四、教学评价1. 课后作业：要求学生完成相关的课后练习题，巩固所学知识。
2. 课堂讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高学生的思维能力和表达能力。
五、教学资源1. 教材：推荐使用《集成电路设计与制造》等教材，为学生提供系统的学习资料。
2. 参考资料：提供相关的学术论文、新闻报道等，帮助学生了解集成电路的最新发展动态。
3. 网络资源：推荐学生浏览一些集成电路相关的网站，如中国集成电路产业协会官网等，获取更多的行业信息。
六、教学内容与步骤（续）6. 第六课时：集成电路制造的关键技术a. 光刻技术b. 蚀刻技术c. 化学气相沉积d. 物理气相沉积e. 离子注入7. 第七课时：集成电路材料的性质与应用a. 硅晶圆的制备与性质b. 掺杂技术及其对材料性质的影响c. 常见半导体材料的特性与应用8. 第八课时：集成电路设计工具与方法（续）a. 硬件描述语言（HDL）b. 数字集成电路设计流程c. 模拟集成电路设计流程9. 第九课时：集成电路产业的全球化与竞争格局a. 集成电路产业的地域分布b. 主要集成电路制造商及其产品c. 我国集成电路产业的竞争策略与发展策略10. 第十课时：集成电路安全与环保a. 集成电路生产过程中的安全问题b. 集成电路废物的处理与回收c. 集成电路产业的环境保护责任七、教学方法与手段（续）4. 结合实际案例，分析集成电路制造过程中的关键技术及其应用。
第1章 集成电路的基本制造工艺
7、第五次光刻——引线接触孔 光刻
8、第六次光 刻——金属化内 连线光刻
图1－10给出了在双极型模拟电路中使用的放大管和双极型数 字电路中使用的开关管的工艺复合图。由图可见，模拟电路中 的放大管的版图面积比数字集成电路中用的开关管的面积大， 这是由于模拟电路的电源电压高，要求放大管的击穿电压BV高， 所以选用外延层的电阻率较高、厚度较厚、结深较深；于是耗 尽区宽度增加，横向扩散严重，因而使晶体管的版图面积增大。
第一章 集成电路的基本制造工艺
1.1 双极集成电路的基本制造工艺
1.2
MOS集成电路的基本制造工艺
1.3
Bi-CMOS工艺
1.1 双极集成电路的基本制造工艺 一、典型的双极集成电路工艺 双极集成电路的基本制造工艺，可粗略地分为两类： 1、在元器件间要做电隔离区。
PN结隔离：利用反向pn结的大电阻特性实现集成电路中各元 器件间电性隔离方法。 介质隔离：使用绝缘介质取代反向pn结，实现集成电路中各 元器件间电性隔离方法。 混合隔离：既使用了反向pn结的大电阻特性又使用了绝缘介 质电性绝缘性质，实现集成电路中各元器件间电性隔离的方法。
Bi—CMOS工艺是把双极器件和CMOS器件同时制作在 同一芯片上，它综合了双极器件高跨导、强负载驱动 能力和CMOS器件高集成度、低功耗的优点，使其互相 取长补短，发挥各自的优点，它给高速、高集成度、 高性能的LSI及VLSI的发展开辟了一条新的道路。
目前，已开发出许多种各具特色的Bi-CMOS工艺，归 纳起来，大致可分为两大类： 一类是以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺，其中包 括P阱Bi-CMOS和N阱Bi-CMOS两种工艺； 另一类是以标准双极工艺为基础的Bi-CMOS工艺，其 中包括P阱Bi-CMOS和双阱Bi-CMOS两种工艺。 当然，以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺对保证其器 件中的CMOS器件的性能比较有利，而以双极工艺为基础 的Bi-CMOS工艺，对提高其器件中的双极器件的性能有 利。 影响Bi-CMOS器件性能的主要是双极部分，因此以 双极工艺为基础的Bi-CMOS工艺用得较多。
集成电路的基本制造工艺教材
集成电路的基本制造工艺教材引言集成电路（Integrated Circuit, IC）是现代电子技术领域的重要组成部分。
它将大量的电子元器件集成在一个微小的芯片上，具有体积小、功耗低、集成度高和可靠性好等优势。
为了掌握集成电路的制造工艺，我们需要了解其基本概念、制造流程以及常见工艺参数，并掌握常用的工艺设备和材料。
本教材旨在介绍集成电路的基本制造工艺，包括工艺概述、晶体管制造、金属互连、表面处理和工艺参数等内容。
工艺概述什么是集成电路制造工艺集成电路制造工艺是指将集成电路从单晶硅片开始的各个制造工序，通过一系列的工艺操作和步骤，将电子元器件逐步形成在硅片上的过程。
它包括晶体管制造、金属互连、表面处理等工艺步骤。
工艺流程集成电路的制造工艺流程可以分为以下几个主要步骤：1.准备晶圆：选择合适的硅片作为晶圆，进行清洗、去氧化等处理。
2.生长氧化层：使用热氧化或化学气相沉积方法，在硅片表面生长一层氧化硅薄膜。
3.形成掩膜：使用光刻技术，在氧化层上涂覆光刻胶，然后通过曝光和显影将光刻胶形成所需的图案。
4.沉积材料：使用物理或化学方法，在开放的区域上沉积金属或半导体材料。
5.刻蚀材料：使用干法或湿法刻蚀技术，去除不需要的材料，形成所需的结构。
6.清洗和检测：清洗芯片表面，去除残留物，然后使用检测设备对芯片进行测试和验证。
7.封装和测试：将芯片封装成完整的芯片组件，并进行功率测试、功能测试等。
晶体管制造基本构造晶体管是集成电路中最基本的元器件之一，其制造过程包括以下几个步骤：1.掩膜制备：使用光刻技术将掩膜图案转移到硅片上。
2.掺杂：通过离子注入方法，在硅片上引入杂质，形成N型或P型区域。
3.扩散：将掺杂的杂质通过高温扩散到硅片中。
4.雕刻：使用刻蚀技术去除不需要的杂质，并形成晶体管的构造。
5.金属互连：通过金属层进行电极的连接。
工艺参数晶体管的制造工艺中有一些关键的参数需要注意，它们包括：•掺杂浓度：掺杂浓度决定了晶体管的导电性能，过高或过低的掺杂浓度都会导致器件性能的下降。
《半导体集成电路》教学大纲
《半导体集成电路》教学大纲Semiconductor Integrated Circuits课程编码：12A30550 学分：4 课程类别：专业基础课计划学时：64 其中讲课：64 实验或实践：0 上机：0适用专业：集成电路设计与集成系统推荐教材：余宁梅，杨媛，潘银松，《半导体集成电路》，科学出版社，2011年参考书目：朱正涌，《半导体集成电路》(第2版），清华大学出版社，2009年廖裕评，陆瑞强，《Tanner Pro集成电路设计与布局实战指导》，科学出版社，2011年课程的教学目的与任务本课程的教学目的是通过本课程的学习，学生掌握掌握常用数字集成电路和模拟集成电路的类型、基本电路结构和设计方法，为设计复杂的集成电路结构奠定基础。
本课程的教学任务主要包括介绍常用数字集成电路和模拟集成电路的电路结构和工作原理以及设计方法，学生通过本课程的学习，可以对半导体集成电路的工艺基础和设计原理有全面和系统的掌握，为从事基础研究和应用研究打下基础。
课程的基本要求1、要求学生掌握双极晶体管的基本原理、制作工艺、寄生效应及典型电路；掌握CMOS数字集成电路的基本单元、实现工艺、基本逻辑单元构成及特性、系统构成等；2、掌握MOS型及双极型的模拟电路特性，掌握基本的模拟电路结构、工作原理和各自特点；掌握半导体存储器以及D/A、A/D转换器的结构和工作原理；3、能够采用静态电路设计方法、传输门逻辑方法和动态逻辑方法对数字集成电路进行设计；对带隙基准源电路、差分放大电路进行电路设计及功能仿真，提取并分析仿真参数，明确电路性能；能够根据所学知识设计高速低功耗的SRAM存储器以及基本类型的D/A及A/D转换器。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第1章绪论建议学时：2 [教学目的与要求] 了解半导体集成电路的基本概念、分类、发展动态、面临问题，明确学习目的。
[教学重点与难点] 深亚微米集成电路设计、性能与工艺面临问题与挑战[授课方法] 课堂教学[授课内容]第一节半导体集成电路的概念一、半导体集成电路的基本概念二、半导体集成电路的分类第二节半导体集成电路的发展过程第三节半导体集成电路的发展规律第四节半导体集成电路面临的问题一、深亚微米集成电路设计面临的问题与挑战二、深亚微米集成电路性能面临的问题与挑战三、深亚微米集成电路工艺面临的问题与挑战第2章双极型集成电路制造工艺及EM模型建议学时：4 [教学目的与要求] 1、掌握双极型晶体管（BJT管）的结构和工作原理；2、掌握BJT管的制造工艺；3、掌握BJT管理想的EM模型[教学重点与难点] 不同结构BJT管的EM模型。
集成电路分析与设计课程教学大纲
集成电路分析与设计课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：集成电路分析与设计所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业方向必修课学分：5（二）课程简介、目标与任务；《集成电路分析与设计》是微电子科学与工程专业一门重要的专业必修课。
本课程主要分为数字集成电路部分和模拟集成电路部分。
数字集成电路部分内容主要包括集成电路中的元器件的结构、制备、特性；集成电路的典型工艺；常用的数字双极集成电路和MOS集成电路的电路结构、工作原理；数字集成电路的设计方法和计算机辅助设计。
模拟集成电路部分内容主要包括模拟集成电路中的基本单元电路，集成运算放大器、集成稳压器的基本结构、基本特点、电路设计，数模转换器以及模数转换器的基本原理以及基本类型。
通过对本课程的学习，使学生能够掌握各种集成电路包括双极集成电路、MOS 集成电路和BiCMOS电路的典型电路结构及其制造工艺；熟练掌握构成数字集成电路以及模拟集成电路基本单元结构、工作机理、及其与数字、模拟系统的关系；掌握基本电路单元的设计能够识别和绘制版图，能够用相应软件进行模拟仿真；了解数字集成电路以及模拟集成电路的设计方法和基本过程。
为后继专业课的学习、将来在集成电路领域从事科研和技术工作奠定良好的理论基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程的先修课程是半导体物理、半导体器件、固体电子学或固体电子器件、半导体工艺原理或集成电路工艺原理等，这几门课程为集成电路分析与设计在材料、器件和工艺等方面提供了必要的知识基础。
学生通过对本课程的学习，可以为后续的集成电路的计算机辅助设计等课程的学习以及微电子专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。
（四）教材与主要参考书。
课程教材：《半导体集成电路》朱正涌著，清华大学出版社出版主要参考书目：《集成电路原理与设计》甘学温等著，北京大学出版社《数字集成电路—电路、系统与设计（第二版）》（美）拉贝艾（JanM Rabaey）等著，周润德等译，电子工业出版社（2010年）《数字集成电路——设计透视（第2版）》国外大学优秀教材——微电子类系列（影印版）[美]拉贝（Rabaey J.M.）钱德拉卡山（Chandrkasan，A.）尼科利奇（Nikolic，B.）著，清华大学出版社《模拟CMOS集成电路设计》[美] 毕查德〃拉扎维著，陈贵灿等译，西安交通大学出版社二、课程内容与安排第一章集成电路基本制造工艺（共3学时）第一节双极集成电路工艺（1学时）第二节MOS集成电路工艺（1学时）第三节 BiCMOS集成电路工艺（1学时）第二章集成电路中的晶体管及其寄生效应（共6学时）第一节理想本征集成双极晶体管的EM模型（3学时）第二节集成双极晶体管的有源寄生效应（2学时）第三节集成双极晶体管的无源寄生效应（1学时）第三章晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路（共12学时）第一节一般TTL与非门（3学时）第二节TTL逻辑结构（3学时）第三节OC门（2学时）第四节三态逻辑门（1学时）第五节集成电路中的简化逻辑门（3学时）第四章发射极耦合逻辑（ECL）电路（共6学时）第一节 ECL门电路的工作原理（3学时）第二节 ECL门电路的逻辑扩展（3学时）第五章MOS反相器（共15学时）第一节基本NMOS反相器（6学时）第二节CMOS反相器（3学时）第三节静态反相器（3学时）第四节动态反相器（3学时）第六章MOS基本逻辑单元（共12学时）第一节NMOS逻辑结构（3学时）第二节CMOS逻辑结构（3学时）第三节传输门逻辑（3学时）第四节各种逻辑类型的比较（2学时）第五节触发器（1学时）第七章模拟集成电路中的基本单元电路（9学时）第一节单管、复合器件及双管放大级（3学时）第二节恒流源电路（3学时）第三节基准电压源电路（3学时）第八章集成运算放大器（9学时）第一节运算放大器的输入级（2学时）第二节运算放大器的输出级（2学时）第三节双极型集成运算放大器（2学时）第四节MOS集成运算放大器（3学时）第九章开关电容电路（6学时）第一节开关电容等效电路（2学时）第二节开关电容积分器（2学时）第三节开关电容放大器（2学时）第十章数模和模数转换器（12学时）第一节数模转换器的基本原理（3学时）第二节数模转换器的基本类型（3学时）第三节模数转换器的基本原理（3学时）第四节模数转换器的基本类型（3学时）（一）教学方法与学时分配课程组织：主要采用多媒体教学，PowerPoint讲稿；板书作为辅助；考试：平时30%，期末考试70%；学时分配：本课程共90学时，其中，数字集成电路部分占54学时，模拟集成电路部分占36学时；（二）内容及基本要求主要内容：●集成电路的基本制造工艺【重点掌握】：集成双极晶体管和集成MOS晶体管的结构和基本工艺；【掌握】：二极管、双极晶体管、MOS晶体管的单管制备过程；●晶体管-晶体管逻辑电路【重点掌握】：TTL门电路的特性，以及基于TTL电路的逻辑单元结构；【掌握】：掌握TTL电路基本单元的结构和工作原理；【了解】：STTL、LSTTL、ASTTL、ALSTTL电路；●MOS反相器【重点掌握】：CMOS反相器的原理、结构特点；【掌握】：其他结构反向器的原理及其特点，不同反相器之间的区别；【了解】：静态反相器和动态反相器的特点；●MOS逻辑单元及功能部件【重点掌握】：基于CMOS反相器的逻辑单元结构、基于不同结构反相器逻辑功能结构的设计；【掌握】：传输门逻辑的特点及其应用；【了解】：各种逻辑类型之间的区别，触发器的设计；●模拟集成电路中的基本单元电路【重点掌握】：模拟集成电路基本单元电路结构及其工作原理；【掌握】：基准电压源电路；●集成运算放大器【重点掌握】：集成运算放大器的特点及集成运算放大器的设计；【掌握】：不同类型的集成运放；【了解】：运算放大器的输入级及输出级电路；●数模和模数转换器【重点掌握】：数模转换器以及模数转换器的基本原理；【掌握】：数模转换器以及模数转换器的类型；制定人：李颖弢审定人：批准人：日期：。
半导体集成电路课程教学大纲
《半导体集成电路》课程教学大纲（包括《集成电路制造基础》和《集成电路原理及设计》两门课程）集成电路制造基础课程教学大纲课程名称：集成电路制造基础英文名称：The Foundation of Intergrate Circuit Fabrication课程类别：专业必修课总学时：32 学分：2适应对象：电子科学与技术本科学生一、课程性质、目的与任务：本课程为高等学校电子科学与技术专业本科生必修的一门工程技术专业课。
半导体科学是一门近几十年迅猛发展起来的重要新兴学科，是计算机、雷达、通讯、电子技术、自动化技术等信息科学的基础，而半导体工艺主要讨论集成电路的制造、加工技术以及制造中涉及的原材料的制备，是现今超大规模集成电路得以实现的技术基础，与现代信息科学有着密切的联系。
本课程的目的和任务：通过半导体工艺的学习，使学生掌握半导体集成电路制造技术的基本理论、基本知识、基本方法和技能，对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念，了解集成电路制造相关领域的新技术、新设备、新工艺，使学生具有一定工艺分析和设计以及解决工艺问题和提高产品质量的能力。
并为后续相关课程奠定必要的理论基础，为学生今后从事半导体集成电路的生产、制造和设计打下坚实基础。
二、教学基本要求：1、掌握硅的晶体结构特点，了解缺陷和非掺杂杂质的概念及对衬底材料的影响；了解晶体生长技术（直拉法、区熔法），在芯片加工环节中，对环境、水、气体、试剂等方面的要求；掌握硅圆片制备及规格，晶体缺陷，晶体定向、晶体研磨、抛光的概念、原理和方法及控制技术。
2、掌握SiO2结构及性质，硅的热氧化，影响氧化速率的因素，氧化缺陷，掩蔽扩散所需最小SiO2层厚度的估算；了解SiO2薄膜厚度的测量方法。
3、掌握杂质扩散机理，扩散系数和扩散方程，扩散杂质分布；了解常用扩散工艺及系统设备。
4、掌握离子注入原理、特点及应用；了解离子注入系统组成，浓度分布，注入损伤和退火。
集成电路的基本制造工艺教材
P+
P+
2021/3/3
N+
N+
P-well
去胶
掩膜6 ：光刻接触孔 P-well
磷硅玻璃（PSG)
P+ P+
N+ N+
P-well
P+
P+
N-Si
N+
N+
P-well
2021/3/3
1、淀积PSG. 2、光刻接触孔 3、刻蚀接触孔
掩膜6 ：光刻接触孔
P+ P+
N+ N+
P-well
淀积PSG
P+ P+
以双极工艺为基础的BiCMOS工 艺。
2021/3/3
以P阱CMOS工艺为基础的 BiCMOS工艺
NPN晶体管电流增益小； 集电极的串联电阻很大; NPN管C极只能接固定电位，从而限制了NPN管的使用
2021/3/3
以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺
纵向NPN
PMOS
NMOS
EB C
P+ P+ N阱
铝线 PSG 场氧 栅极氧化膜 N+区 P+区 P-well N-型硅极板 多晶硅
Example: Intel 0.25 micron Process
5 metal layers Ti/Al - Cu/Ti/TiN Polysilicon dielectric
2021/3/3
Interconnect Impact on Chip
metal connection to drain
oxide
gate
source
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IP是一种知识产权（Intellectual Property），各个行业
12 英 寸 氧 化 扩 散 炉
As we look in this window we see the World's First true 300mm production furnace. Our development and design of this tool began in 1992, it was installed in December of 1995 and became fully operational in January of 1996.
MASK
• 光罩（英文：Reticle, Mask）：在制作IC的过程中， 利用光蚀刻技术，在半导体上形成图型，为将图型复 制于晶圆上，必须透过光罩做用的原理[1]。比如冲洗 照片时，利用底片将影像复制至相片上。
• 製作一套光罩的費用在數萬美元至數百萬美元均有。 目前一款晶片至少需用到八層光罩，较为复杂的产品 需用到二、三十層光罩。光罩數愈多，生產過程也愈 久。
硅原料
拉晶 切割 研磨 清洗
晶圆材料 厂
电路设计公司
电路设计
CAD
Tape out
Reticle 制作
mask制 作厂
硅片投入
刻号 清洗
氧化 化学气相
沉积
金属溅镀
护层沉积
微影 (光阻) (曝光) (显影)
蚀刻
mask投入
集成电路 制造厂
离子注入/扩散
光阻去除
WAT测试
封装
打线
IC封装厂
切割
硅片针测 IC测试
2、《芯片制造—半导体工艺制程实用教程》【美】 Peter Van Zant著，韩郑生，赵树武译，电子工业 出版社
3、《半导体工艺》 【美】K.A.杰克逊主编，屠海 令等译校，科学出版社
4、《薄膜技术与薄膜材料》 田民波编著，清华大 学出版社
2020/6/28
8
芯片剖面图
2020/6/28
9
IC产业流程图
都有自己的知识产权， 半导体行业领域 •IP我们理解为：硅知识产权（Silicon Intellectual
Property）也叫 “SIP” 或者 “硅智财”。 •IP是一种事先定义、设计、经验证、可重复使用的功
能模块。
年产值8亿美元， 成长率超40% ---知识密集型行业
IC制造
制造- 光罩 & 晶圆 （占IC产业链产值50%）
Assembly
• IC 封装是将前段制程加工完成之晶圆经切割、黏晶、 焊线等过后被覆包装材料，以保护IC 组件及易于装 配应用，IC 封装主要有四大功能：
1、电力传送2、讯号传送：3、热量去除4、静电保护
封装业因设备投资 金额不大，原料
成本是制造成本的 大宗，约占4 - 6成
左右。
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净化厂房
芯片制造净化区域走廊
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 image and align both 6 & 8 inch wafers.
第1章集成电路的基本制造工艺 (1)
内容概述
集 按器件类型分 成 电 路 按集成度分
按信号类型分
TTL、ECL I2L等
双极型集成电路
BiCMOS集成电路 MOS集成电路
PMOS NMOS CMOS
SSI（100以下个等效门） MSI（<103个等效门） LSI （<104个等效门）
VLSI（>104个以上等效门）
IC测试厂
Burn in
客户
IC制造流程
上游：设计 中游：制造 下游：封测
芯片设计 光罩制造
芯片制造 芯片封装 芯片测试
晶圆制造
IC设计
IC设计- EDA & IP（占IC产业链产值30%）
EDA IP
• EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机 软件系统，以计算机为工作平台，融合了应用电子技 术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果， 进行电子产品的自动设计。
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 and SemiTool in 1995. Again these are the world's first 300mm wet process cassettes (that can be spin rinse dried).
TEST
• 晶圆测试 晶圆测试为IC后端的关键步骤，标有记号的不合格晶 粒会被洮汰，以免徒增制造成本。具承先起后的作用。
• IC成品测试 封装成型后的测试，目的是确认I C成品的功能、速度、 容忍度、电力消耗、热力发散等属性是否正常，以确
保IC 出货前的品质。
测试并不须投入原 料，无原料成本， 但因设备投资金额 大，固定成本高。
–MOS集成电路中的元件结构
–MOS集成电路的基本工艺
• BiCMOS工艺
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集成电路的基本制造工艺 双极集成电路中元件结构 双极集成电路的基本工艺
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一、集成电路的基本制造工艺
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7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
参考书
1、《半导体制造技术》 【美】Michael Quirk Julian Serda著，韩郑生 等译，海潮和、徐秋霞 等 审校，电子工业出版社
Foundry
• 晶圆代工是指向专业的集成电路设计公司提供专门的 制造服务。这种经营模式使得设计公司不需要自己承 担造价昂贵的厂房，就能生产。这就意味着，晶圆代 工商将庞大的建厂风险分摊到广大的客户群以及多样 化的产品上，从而集中开发更先进的制造流程。
资金密集型
资金密集型 知识密集型
IC封测
成品- 封装 & 测试 （占IC产业链产值20%）
模拟集成电路
数模混合集成电路
数字集成电路
集成度、特征尺寸、硅片直径、芯片尺寸
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第一章 集成电路制造工艺
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• 集成电路基本制造工艺
• 双极集成电路的基本制造工艺
–双极集成电路中的元件结构
–双极集成电路的基本工艺
• MOS集成电路的基本制造工艺