半导体制程技术导论Chapter1导论精品
半导体制程技术导论Chapter_1导论
石英基板 光刻工艺：借助光刻胶将印在掩膜上的图形结构转移到硅片表面 光刻胶：批光照后能具有抗蚀能力的高分子化合物，用于在半导 体基件表面产生电路的形状。 正光刻胶：受光照部分发生降解反应而能为显影液所溶解。留下 的非曝光部分的图形与掩模版一致。 负光刻胶：受光照部分产生交链反应而成为不溶物，非曝光部分 22 被显影液溶解，获得的图形与掩模版图形互补。
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目标
读完本章之后，你应该能够：
• • • •
熟悉半导体相关术语的使用 描述基本的集成电路制造流程 简明的解释每一个制程步骤 将你的工作或制造产品与半导体制造工艺 相结合，并建立它们之间的联系
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主题
• • • • 简介 集成电路组件和设计 半导体制程 未来的走向
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简介
• • • • • 第一个晶体管,AT&T贝尔实验室, 1947 第一个单晶锗, 1950 第一个单晶硅, 1952 第一个集成电路组件, 德州仪器, 1958 第一个硅集成电路芯片, 费尔查德照相机 公司, 1961
半导体制程技术导论 Chapter 1导论
王红江， Ph. D. fwang@ 江苏科技大学
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参考书籍
• Hong Xiao. Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology. SPIE. 2012 • 萧宏. 半导体制造技术导论. 电子工业出版社， 2012 • 施敏. 半导体器件物理与工艺. 苏州大学出版社, 2002 • Peter Van Zant. 芯片制造——半导体工艺制程实用 教程. 电子工业出版社 • Michael Quirk, Julian Serda. 半导体制造技术. 电子 工业出版社. 2009
半导体器件基础 第1章(第二版)PPT课件
电 子的浓度是一定的，反向电流在一定
的电压范围内不随外界电压的变化而
子 变化，这时的电流称为反向饱和电流，第
技 以IR(sat) 表示。
一
术 章
基
础
电
少数载流子的浓度很小，由
子 此而引起的反向饱和电流也很小， 技 但温度的影响很大。表1.2.1是硅 第
管的反向电流随温度的变化情况 一
术 章
基
础
三、PN结的伏安特性
一
术 温度每升高8℃，硅的载流子浓度增加一倍。
章
基
+4
+4
+4
+4
+4
+4 自
由
础
+4
+4
+4
+4
+4
+4 电
子
空穴
+4
+4
+4
+4
+4
+4
1.1.3 杂质半导体的导电特性
电
掺杂后的半导体称为杂质半导体，
子 杂质半导体按掺杂的种类不同，可分为N 第
技 型（电子型）半导体和P型（空穴型）半
一
术 导体两种。
1.2.1 PN结的形成
电
当P型半导体和N型半
子 导体相互“接触”后，在
它们的交界面附近便出现
第
技 了电子和空穴的扩散运动。
一
术 N区界面附近的多子电子将 基 向P区扩散，并与P区的空
同样，P区界面形章 成一个带负电的薄电
础穴复合，N区界面附近剩下 荷层。于是在两种半 了不能移动的施主正离子， 导体交界面附近便形
成了一个空间电荷区，
半导体材料导论1-1PPT课件
（1）电导率： 半导体材料在室温下，它的电导率s在103~10-9S/cm之间,S为西门子，电导单位， 电导率s =1/r（电阻率） (W. cm) ； 一般金属为107~104S/cm； 绝缘体则<10-10，最低可达10-17。 同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几 个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；
.
2
第一章：半导体材料综述
半导体已成为家喻户晓的名词，收音机是半导体的、电视机是半导体的、计 算器及计算机也是半导体的。那么哪些是半导体材料？它有哪些特征？
1 半导体材料的特征 半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。顾名思义，半导体在其
电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。它具有如下的主要特征。
BC 硼碳
Si P S 硅磷硫 Ge As Se 锗砷硒 Sn Sb Te I 锡锑碲碘
图1.1元素半导体在周期表中的位置
.
7
从图1.1也可以看出半导体材料与物质结构的密切关系。
处于III-A族的只有硼，其熔点高(2300oC)，制备单晶困难，而且其载流子迁移率 很低，对它研究的不多，未获实际应用。 IV-A 族中第一个是碳，它的同素异形体之一金刚石具有优良的半导体性质，但制 备单晶困难，是目前研究的重点；石墨是碳的另一个同素异形体，系层状结构，难 以获得单晶，故作为半导体材料未获得应用。 IV-A族的第二个元素是硅，具有优良的半导体性质，是现代最主要的半导体材料。 再往下是锗，它具有良好的半导体的性质，是重要的半导体材料之一。 IV-A族的第四个元素锡在常温下的同素异形体为b-Sn，属六方晶系，但在13.2oC 以下 可变为立方晶系灰锡（a-Sn）。灰锡具有半导体性质，属立方晶系。在从bSn转化为a-Sn 的过程中，体积增大并变粉末，故难以在实际中应用。
列出光刻工艺流程半导体制造技术导论
列出光刻工艺流程半导体制造技术导论下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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【2017年整理】图解半导体制程概论
图解半导体制程概论（1）电子技术资料 2007-08-14 20:50 阅读1155 评论6字号：大中小第一章半导体导论█半导体的物理特性及电气特性【半导体】具有处于如铜或铁等容易导电的【导体】、与如橡胶或玻璃等不导电的【绝缘体】中间的电阻系数、该电阻比会受到下列的因素而变化。
如：杂质的添加·温度光的照射·原子结合的缺陷1.█半导体的材料硅(Si)与锗(Ge)为众所周知的半导体材料.这些无素属于元素周期素中的第IV族,其最外壳(最外层的轨道)具有四个电子.半导体除以硅与锗的单一元素构成之处,也广泛使用两种以上之元素的化合物半导体.●硅、锗半导体（Si、Ge Semiconductor)单结晶的硅、其各个原子与所邻接的原子共价电子（共有结合、共有化）且排列得井井有条。
利用如此的单结晶，就可产生微观性的量子力学效果，而构成半导体器件。
●化合物半导体(Compound Semiconductor)除硅（Si)之外，第III族与第V族的元素化合物，或者与第IV族元素组成的化合物也可用于半导体材料。
例如，GaAs（砷化镓）、Gap（磷化砷）、AlGaAs（砷化镓铝）、GaN（氮化镓）SiC（碳化硅）SiGe（锗化硅）等均是由2个以上元素所构成的半导体。
█本征半导体与自由电子及空穴我们将第IV族（最外层轨道有四个电子）的元素（Si、Ge等），以及和第IV族等价的化合物（GaAs、GaN等），且掺杂极少杂质的半导体的结晶，称之为本征半导体（intrinsic semiconductor）。
●本征半导体（intrinsic semiconductor）当温度十分低的时候，在其原子的最外侧的轨道上的电子（束缚电子（bound electrons）用于结合所邻接的原子，因此在本征半导体内几乎没有自由载子，所以本征半导体具有高电阻比。
●自由电子（free electrons）束缚电子若以热或光加以激发时就成为自由电子，其可在结晶内自由移动。
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3.8 参考文献
3.7 小结
3.9 习题
第4章 晶圆制造
01
4.1 简介
02
4.2 为什 么使用硅 材料
03
4.3 晶体 结构与缺 陷
04
4.4 晶圆 生产技术
06
4.6 衬底 工程
05
4.5 外延 硅生长技 术
4.8 参考文献
4.7 小结
4.9 习题
第5章 加热工艺
01
5.1 简介
02
6.4 光刻技术的 发展趋势
6.5 安全性 6.6 小结
6.7 参考文献 6.8 习题
第7章 等离子体工艺
01
7.1 简介
02
7.2 等离 子体基本 概念
03
7.3 等离 子体中的 碰撞
04
7.4 等离 子体参数
06
7.6 直流 偏压
05
7.5 离子 轰击
7.7 等离子体工 艺优点
7.8 等离子体增 强化学气相沉积
10.9 工艺发展趋 势与故障排除
10.10 化学气相 沉积工艺发展趋 势
10.12 参考文献
10.11 小结
10.13 习题
第11章 金属化工艺
01
11.1 简 介
02
11.2 导 电薄膜
03
11.3 金 属薄膜特 性
04
11.4 金 属化学气 相沉积
06
11.6 铜 金属化工 艺
05
11.5 物 理气相沉 积
5.2 加热 工艺的硬 件设备
03
5.3 氧化 工艺
04
5.4 扩散 工艺
06
5.6 高温 化学气相 沉积
05
半导体制造技术导论
半导体制造技术导论
半导体制造技术是指利用诸如金属化学气相沉积技术、外延物理气相沉积技术、光刻技术、电抗沉积技术等复杂的生产工艺结构，以原材料（硅）作为基础，精细地编织出特定的晶体材料加工和芯片制造工艺的过程。
主要应用在半导体元件的制造和芯片封装等。
目前，半导体制造工艺结构分为三大部分：前处理、主处理和后处理。
前处理包括硅晶体生长、内层抗拉开口处理、外层处理、元件芯片封装、检测测试和组装。
主处理主要包括金属物理气相沉积、光刻、掩模、波峰焊、液相沉积和电抗沉积等。
后处理主要包括芯片封装、测试检测和组装工艺。
半导体制造技术是电子集成电路和电子元件的核心技术之一，它的成功主要取决于精细的工艺结构操作、严格的工艺控制，以及完整的质量控制体系，这些都是半导体制造技术取得成功的关键因素。
半导体制造概论(完整流程详解)
半导体制造概论（完整流程详解）近几年來，随着电子科技、网路等相关技术的进步，以及全球电子市场消费水平的提升，个人计算机、多媒体、工作站、网路、通信相关设备等电子产品的需求激增，带动整个世界半导体产业的蓬勃发展，而在台湾，半导体业更俨然成为维系国家经济动脉的一个主力。
基本上半导体制造为一垂直分工细密且高附加价值的产业，其快速的成长也会带动其他外围产业的繁荣，下图所示为一典型的半导体产业体系架构。
在这个体系中，半导体制造，也就是一般所称的晶圆加工（Wafer fabrication），是资金与技术最为密集之处，伴随着晶圆加工的上游产业则包括产品设计（IC design）、晶圆制造（Wafer manufacture）、以及光罩（Photo mask）制造等，下游产业则更为庞大，其中包括一般所称半导体后段制程（Back-end processes）的IC 封装（Packaging）、测试（T esting）、包装（Assembly ），以及外围的导线架制造（Lead-frame manufacture ）、連接器制造（Connector manufacture）、电路板制造（Board manufacture）等，此一结合紧密的产业体系，形成了今日台湾经济命脉之所系。
一、IC 设计（IC design）二、晶圆制造（Wafer manufacture）（一）长晶（CRYSTAL GROWTH）长晶是从硅砂中（二氧化硅）提煉成单晶硅，其制造过程是将硅石（Silica）或硅酸盐（Silicate）如同冶金一样，放入爐中熔解提煉，形成冶金级硅。
由于冶金级硅中尚含有杂质，因此，必须再用分馏及还原的方法将其纯化，形成电子级硅。
虽然电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 %，但是结晶方式还是很杂亂，又称为多晶硅，必须重排成单晶结构才可，因此再将电子级硅置入坩埚内加温融化，其系先将温度降低至一设定点，再以一块单晶硅为『晶种』，置入坩埚内，让融化的硅沾附在晶种上，再将晶种以边拉边旋转方式抽離坩埚，而沾附在晶种上的硅亦随之冷凝，形成与晶种相同排列的结晶。
半导体制造技术导论萧宏台译本
半导体制造技术导论萧宏台译本
《半导体制造技术导论》是一本介绍半导体制造技术的著作，由萧宏台翻译成中文。
这本书从多个角度全面介绍了半导体制造技术的基本原理、工艺流程、设备和材料等内容。
萧宏台的译本在学术界和工程领域都有一定的影响，因为他在翻译过程中注重准确性和严谨性，使得读者能够更好地理解和掌握半导体制造技术的相关知识。
这本书对于从事半导体制造和相关领域的研究人员、工程师以及对该领域感兴趣的学生都具有一定的参考价值。
总的来说，萧宏台译本的《半导体制造技术导论》是一本值得阅读的权威著作。
半导体制造导论
半导体制造导论..................................... 砖爲w/pr#................................................................................. 第五章早刖1至少列出三种重要的加热制程氧化，退火，沉积是三种重要的加热制程2说明直立式和水平式炉管的基本系统并列出直立式炉管的优点气体输送系统，制程炉管，控制系统，气体排放系统，装载系统。
LPCVD的话再加上真空系统优点：占地面积小，微粒污染较低，能够处理大量的晶圆，均匀性较佳，维修成本较低3?说明氧化制程氧化是最重要的制程之一，它是一种添加制程，把氧气加到硅晶圆上，在晶圆表面形成二氧化硅4?说明氧化前清洗的重要性氧化制程前的硅晶圆表面清洗是十分重要的，因为受到污染的表面会提供成核位置而形成二氧化硅多晶体层5?辨认干式氧化和湿式氧化制程及应用的差异性干式制程：闲置状态下通入净化氮气气体——闲置状态下通入制程氦气气体——在制程氮气流下把晶舟推入反映炉管一一氮气氛围下升温一一氮气分为下达到稳定温度一一关闭氮气，通入氧气和氯化氢——关闭氧气，通入氮气，进行退火——氮气氛围下降温——氦气氛围下拉出晶舟一一进行下一批操作湿式制程：闲置状态下通入净化氮气气体------ 闲置状态下通入制程氦气气体通入氮气气流和大量氧气一一通入氮气气流和大量氧气，推入晶舟一一通入氮气气流和大量氧气，开始升温一一通入氮气气流和大量氧气，达到稳定温度一一注入氧气并关掉氮气一一稳定氧气气流――打开氢氧气流，并点燃一一稳定氢气流一一利用氧气和氢气进行蒸汽氧化反应――关闭氢气，通入氧气一一关闭氧气，通入氮气一一进行下一批操作湿式氧化具有较高的生长速率，干式氧化的生长速率比湿式的低，但干式氧化生长的薄膜品质比湿式的好。
薄的氧化层如屏蔽氧化层，衬垫氧化层，栅极氧化层通常用干式氧化6?说明扩散处理扩散是一种物理现象，是因为分子受到热运动的驱动而使物质由浓度高的地方移向浓度低的地方7?说明为何离子注入可以可以取代扩散来对硅进行掺杂扩散无法单独控制掺杂物的浓度和接面深度，扩散是个等向过程。
图解半导体制程概论1教材
图解半导体制程概论（1）第一章半导体导论█半导体的物理特性及电气特性【半导体】具有处于如铜或铁等容易导电的【导体】、与如橡胶或玻璃等不导电的【绝缘体】中间的电阻系数、该电阻比会受到下列的因素而变化。
如：杂质的添加·温度光的照射·原子结合的缺陷█半导体的材料硅(Si)与锗(Ge)为众所周知的半导体材料.这些无素属于元素周期素中的第IV族,其最外壳(最外层的轨道)具有四个电子.半导体除以硅与锗的单一元素构成之处,也广泛使用两种以上之元素的化合物半导体.●硅、锗半导体（Si、Ge Semiconductor)单结晶的硅、其各个原子与所邻接的原子共价电子（共有结合、共有化）且排列得井井有条。
利用如此的单结晶，就可产生微观性的量子力学效果，而构成半导体器件。
●化合物半导体(Compound Semiconductor)除硅（Si)之外，第III族与第V族的元素化合物，或者与第IV族元素组成的化合物也可用于半导体材料。
例如，GaAs（砷化镓）、Gap（磷化砷）、AlGaAs（砷化镓铝）、GaN（氮化镓）SiC（碳化硅）SiGe（锗化硅）等均是由2个以上元素所构成的半导体。
█本征半导体与自由电子及空穴我们将第IV族（最外层轨道有四个电子）的元素（Si、Ge等），以及和第IV族等价的化合物（GaAs、GaN等），且掺杂极少杂质的半导体的结晶，称之为本征半导体（intrinsic semiconductor）。
●本征半导体（intrinsic semiconductor）当温度十分低的时候，在其原子的最外侧的轨道上的电子（束缚电子（bound electrons）用于结合所邻接的原子，因此在本征半导体内几乎没有自由载子，所以本征半导体具有高电阻比。
●自由电子（free electrons）束缚电子若以热或光加以激发时就成为自由电子，其可在结晶内自由移动。
●空穴（hole）在束缚电子成为自由电子后而缺少电子的地方，就有电子从邻接的Si原子移动过来，同时在邻接的Si原子新发生缺少电子的地方，就会有电子从其所邻接的Si原子移动过来。
半导体制程技术导论
Hong Xiao, Ph. D. hxiao89@
Hong Xiao, Ph. D. /HongXiao/Boo k.htm 1
目標
讀完本章之後，你應該能夠：
• • • •
熟悉半導體相關術語的使用 描述基本的積體電路製造流程 簡明的解釋每一個製程步驟 半導體製程與你的工作或產品有相關性的 連結
/HongXiao/Boo k.htm
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IC 設計: 第一顆IC
照片提供: 德州儀器
Hong Xiao, Ph. D. /HongXiao/Boo k.htm 17
IC 設計: CMOS 反相器
NMOS
Vin
Vdd
簡介
• • • • • 第一個電晶體, AT&T貝爾實驗室 , 1947 第一個單晶鍺, 1952 第一個單晶矽, 1954 第一個積體電路元件, 德州儀器, 1958 第一個矽積體電路晶片, 費爾查德照相機 公司, 1961
/HongXiao/Boo k.htm 4
原子的大小
Hong Xiao, Ph. D.
/HongXiao/Boo k.htm
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IC 元件的限制
• • • • 原子大小： 數個埃( Å) 形成一個元件需要一些原子 一般最後的限制在100 Å 或 0.01 微米 大概30 個矽原子
arge Scale Integration) 極大型積體電路(Very Large Scale Integration) 超大型積體電路(Ultra Large Scale Integration) 特大型積體電路(Super Large Scale Integration)
MSI
1半导体制造引论
2.9万晶体管
5到8MHz 1.5µm
Intel 386
1985年10月 32 Bit 27.5万晶体管
16到32MHz 1µm
9
第9页，共47页。
微处理器的发展历程
Intel 486
• 1989年4月 • 25到50 MHz • 1-0.8µm • 32 Bit • 120万晶体管
• 1993年3月
联电×2 茂德×4 华邦 南亚 Inotera×2 力晶×3 Rexchip×2 华亚 特许 SMIC×3 Albany
第38页，共47页。
产品 R&D DRAM R&D DRAM/NAND、Logic DRAM/NAND Foundry
Foundry DRAM DRAM DRAM DRAM DRAM DRAM DRAM Foundry Foundry R&D
人均产值 (万美元)
70-100
12- 50
封装测试 下游
劳动密集型
从千万到数亿
10
IDM
整条
30
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第28页，共47页。
集成电路产业结构演化路线
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第29页，共47页。
集成电路产业结构演化路线
• 早期的IC产业以全能型企业为主，称为IDM。
– 集整机产品和IC设计、制造、封装和测试等生产 全过程于一身。
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第31页，共47页。
集成电路产业的重要性
第32页，共47页。
各 产 业 对 国 民 经 济 的 贡 献 率
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集成电路产业的重要性
• 机械装备更新换代都基于集成电路技术的进步，其灵巧
的程度都依赖于集成电路芯片的“智慧”程度和使用 程度。