集成电路制造工艺 ppt课件
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《集成电路制造工艺》课件
CMOS工艺
适用广泛，消耗低功率，集成 度高
光刻和电子束刻蚀工 艺
芯片制造中影响巨大，直接决 定芯片精度和质量
IC封装技术
通过引线焊接连接芯片与外部 电路
集成电路制造工艺的未来发展方向
量子计算机
利用量子位的并行性，比传统计 算机更快速、更准确
纳米技术
更加精细的芯片制造和量子效应 的应用
3D打印
高质量、低成本的芯片制造和量 产
1 革命性
集成电路是现代科技的基础。无集成电路，无现代智能设备。
2 市场需求
集成电路产业是信息产业的核心，随着通讯和计算机的快速发展，需求量将节节攀升
集成电路制造工艺的发展历程
1
早期阶段
简单的扩散工艺和光刻工艺，可制造简单
集成度提高
2
的逻辑门和模拟器件
计算机辅助设计、离子注入、金属蒸镀等
新技术的应用，集成度不断提高
《集成电路制造工艺》 PPT课件
课程介绍：本课程将深入浅出地介绍集成电路制造的核心流程和未来发展方 向。欢迎大家学习！
什么是集成电路？
定义
集成电路是由数百万个微小电子元器件组成的电子 电路系统，它可以完成特定的功能。
历史
集成电路的起源可以追溯到20世纪60年代，它是计 算机和通讯技术的重要基础。
为什么集成电路制造工艺如此重要？
3
现代集成电路工艺
光刻、浸没/化学机械抛光、等离子刻蚀 等高级技术的应用，如今我们拥有极复杂 的芯片设计和制造工艺。
集成电路制造工艺的工作流程
芯片设计
设计加工工艺，布图加工
芯片构造
渗透、离子注入、扩散、腐蚀
芯片掩膜制作制作掩Fra bibliotek板、晶圆复制封装测试
《集成电路工艺》课件
集成电路工艺设备
薄膜制备设备
化学气相沉积设备
用于在硅片上沉积各种薄膜，如氧化硅、氮化硅 等。
物理气相沉积设备
用于沉积金属、合金等材料，如蒸发镀膜机。
化学束沉积设备
通过离子束或分子束技术，在硅片上形成高纯度 、高质量的薄膜。
光刻设备
01
02
03
投影式光刻机
将掩膜板上的图形投影到 硅片上，实现图形的复制 。
降低成本
集成电路工艺能够实现大规模生产，降低了单个电子 元件的成本。
促进技术进步
集成电路工艺的发展推动了半导体制造技术的进步， 促进了微电子产业的发展。
02
CATALOGUE
集成电路制造流程
薄膜制备
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD ）是最常用的两种沉积技术。
薄膜的厚度、均匀性和晶体结构等特性对集成电路的 性能和可靠性具有重要影响。
分类
按照制造工艺技术，集成电路可分为 薄膜集成电路和厚膜集成电路；按照 电路功能，集成电路可分为模拟集成 电路和数字集成电路。
集成电路工艺的发展历程
小规模阶段
20世纪60年代，晶体管被集成 在硅片上，形成了小规模集成 电路。
大规模阶段
20世纪80年代，微处理器和内 存被集成在硅片上，形成了大 规模集成电路。
02
它通过化学腐蚀和机械研磨的协同作用，将硅片表面研磨得更
加平滑，减小表面粗糙度。
抛光液的成分、抛光压力和抛光时间等参数对抛光效果具有重
03
要影响。
03
CATALOGUE
集成电路工艺材料
硅片
硅片是集成电路制造中最主要的材料之一，其质量直 接影响集成电路的性能和可靠性。
薄膜制备设备
化学气相沉积设备
用于在硅片上沉积各种薄膜，如氧化硅、氮化硅 等。
物理气相沉积设备
用于沉积金属、合金等材料，如蒸发镀膜机。
化学束沉积设备
通过离子束或分子束技术，在硅片上形成高纯度 、高质量的薄膜。
光刻设备
01
02
03
投影式光刻机
将掩膜板上的图形投影到 硅片上，实现图形的复制 。
降低成本
集成电路工艺能够实现大规模生产，降低了单个电子 元件的成本。
促进技术进步
集成电路工艺的发展推动了半导体制造技术的进步， 促进了微电子产业的发展。
02
CATALOGUE
集成电路制造流程
薄膜制备
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD ）是最常用的两种沉积技术。
薄膜的厚度、均匀性和晶体结构等特性对集成电路的 性能和可靠性具有重要影响。
分类
按照制造工艺技术，集成电路可分为 薄膜集成电路和厚膜集成电路；按照 电路功能，集成电路可分为模拟集成 电路和数字集成电路。
集成电路工艺的发展历程
小规模阶段
20世纪60年代，晶体管被集成 在硅片上，形成了小规模集成 电路。
大规模阶段
20世纪80年代，微处理器和内 存被集成在硅片上，形成了大 规模集成电路。
02
它通过化学腐蚀和机械研磨的协同作用，将硅片表面研磨得更
加平滑，减小表面粗糙度。
抛光液的成分、抛光压力和抛光时间等参数对抛光效果具有重
03
要影响。
03
CATALOGUE
集成电路工艺材料
硅片
硅片是集成电路制造中最主要的材料之一，其质量直 接影响集成电路的性能和可靠性。
集成电路制造工艺PPT课件
掺杂工艺（Doping）
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。
掺入的杂质主要是： 磷(P)、砷(As) —— N型硅 硼(B) —— P型硅 掺杂工艺主要包括：扩散（diffusion)、离
子注入(ion implantation)。
亮场版和暗场版
曝光的几种方法
接触式光刻：分辨率较高， 但是容易造成掩膜版和光刻 胶膜的损伤。
接近式曝光：在硅片和掩膜 版之间有一个很小的间隙 (10～25mm)，可以大大减 小掩膜版的损伤，分辨率较 低。
投影式曝光：利用透镜或反 射镜将掩膜版上的图形投影 到衬底上的曝光方法，目前 用的最多的曝光方式。（特 征尺寸：0.25m)
❖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。
❖反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称为RIE)： 过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀 。具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点，同时兼有各 向异性和选择性好的优点。目前，RIE已成为VLSI工艺 中应用最广泛的主流刻蚀技术。
–激活杂质：使不在晶格位置上的离子运动到晶格 位置，以便具有电活性，产生自由载流子，起到 杂质的作用。
–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)。
氧化（Oxidation）
❖ 氧化：制备SiO2层 ❖ SiO2 是 一 种 十 分 理 想 的 电 绝 缘 材 料 ， 它 的 化 学 性
集成电路制备工艺课件(PPT 40页)
PVD可分為三种技術： (1)蒸鍍（Evaporation）； (2)分子束外延成長（Molecular Beam Epitaxy MBE）； (3)濺鍍（Sputter）
28
集成电路生产工艺：制膜
29
集成电路生产工艺：制膜
30
集成电路生产工艺：制膜 溅射镀膜
31
集成电路生产工艺
下面以N型硅上扩散硼制做二极管 为例，说明平面工艺的工艺流程。
1
Contents 集成电路的定义 集成电路的分类 集成电路的工艺
2
集成电路定义
集成电路（integrated circuit）是一种微 型电子器件或部件。采用一定的工艺， 把一个电路中所需的晶体管、二极管、 电阻、电容和电感等元件及布线互连一 起，制作在一小块或 几小块半导体晶片 或介质基片上，然后封装在一个管壳内， 成为具有所需电路功能的微型结构；其 中所有元件在结构上已组成一个整体， 使电子元件向着微小型化、 低功耗和高 可靠性方面迈进了一大步。它在电路中 用字母“IC”表示。
氧化膜的用途
光刻掩蔽（扩散掩蔽层，离子注入阻挡层） MOS管的绝缘 栅材料 电路隔离或绝缘介质，多层金属间介质 电容介质材料 器件表面保护或钝化膜
24
集成电路生产工艺：制膜
SiO2的制备方法 热氧化法
干氧氧化 水蒸汽氧化 湿氧氧化 干氧－湿氧－干氧(简称干湿干)氧化法 氢氧合成氧化 化学气相淀积法 热分解淀积法 溅射法
• 装配和封装 一旦所有制造与测试完成，芯片被从硅片上分离出电性能 良好的器件，进行封装。为芯片提供一种保护以便它能粘贴 到其他装配板上。
35
集成电路生产工艺:测试与封装
硅片测试
硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。
28
集成电路生产工艺：制膜
29
集成电路生产工艺：制膜
30
集成电路生产工艺：制膜 溅射镀膜
31
集成电路生产工艺
下面以N型硅上扩散硼制做二极管 为例，说明平面工艺的工艺流程。
1
Contents 集成电路的定义 集成电路的分类 集成电路的工艺
2
集成电路定义
集成电路（integrated circuit）是一种微 型电子器件或部件。采用一定的工艺， 把一个电路中所需的晶体管、二极管、 电阻、电容和电感等元件及布线互连一 起，制作在一小块或 几小块半导体晶片 或介质基片上，然后封装在一个管壳内， 成为具有所需电路功能的微型结构；其 中所有元件在结构上已组成一个整体， 使电子元件向着微小型化、 低功耗和高 可靠性方面迈进了一大步。它在电路中 用字母“IC”表示。
氧化膜的用途
光刻掩蔽（扩散掩蔽层，离子注入阻挡层） MOS管的绝缘 栅材料 电路隔离或绝缘介质，多层金属间介质 电容介质材料 器件表面保护或钝化膜
24
集成电路生产工艺：制膜
SiO2的制备方法 热氧化法
干氧氧化 水蒸汽氧化 湿氧氧化 干氧－湿氧－干氧(简称干湿干)氧化法 氢氧合成氧化 化学气相淀积法 热分解淀积法 溅射法
• 装配和封装 一旦所有制造与测试完成，芯片被从硅片上分离出电性能 良好的器件，进行封装。为芯片提供一种保护以便它能粘贴 到其他装配板上。
35
集成电路生产工艺:测试与封装
硅片测试
硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。
《集成电路器件工艺》课件
04
集成电路器件性能参数
Chapter
直流参数
输出电阻
表示器件输出端的直流电阻， 影响信号的传输和功率的消耗 。
电源电压
表示器件正常工作所需的电源 电压范围。
总结词
描述集成电路器件在直流条件 下的性能指标。
输入电阻
表示器件输入端的直流电阻， 影响信号的输入和噪声的抑制 。
电流参数
表示器件正常工作时所需的电 流范围和最大允许电流。
04
曝光
通过掩模将紫外线或其他光源照 射到光刻胶上，使胶层发生化学 反应。
去胶
将未被光刻胶保护的硅片表面去 掉，形成电路图形。
刻蚀工艺
干法刻蚀
使用等离子体进行刻蚀 ，具有各向异性特点。
湿法刻蚀
使用化学溶液进行刻蚀 ，具有各向同性特点。
刻蚀速率
刻蚀速率决定了刻蚀的 深度和精度。
侧壁形貌
刻蚀过程中侧壁的形貌 对电路性能有很大影响
随着集成电路器件的特征尺寸不断缩小，可靠性问题越来 越突出，需要加强研究以提高器件的稳定性和寿命。
系统级集成挑战
随着集成电路器件的集成度不断提高，系统级集成和协同 设计成为重要挑战，需要综合考虑不同器件之间的互连、 功耗和性能等因素。
生态环境保护
随着电子设备的普及，集成电路器件的生产和废弃对环境 的影响越来越受到关注，需要采取措施降低环境污染和资 源消耗。
05
集成电路器件的应用与展望
Chapter
集成电路器件的应用领域
通信领域
集成电路器件广泛应用于通信 设备、移动终端、卫星通信等 ，实现高速信号传输和处理。
计算机领域
集成电路器件是计算机硬件的 核心组成部分，用于中央处理 器、内存、存储器等关键部件 。
集成电路设计与制造的主要流程PPT培训课件
集成电路设计与制造的主要流程 ppt培训课件
目录
• 集成电路概述 • 集成电路设计流程 • 集成电路制造流程 • 集成电路封装与测试 • 集成电路设计与制造的挑战与未来发展
01
集成电路概述
集成电路的定义与特点
总结词
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，实现一定电路或系统功能的微型电子部件。其主要特点包括高集 成度、高可靠性、低功耗、低成本等。
制造工艺的发展趋势是不断追求更高的集成度、更小的特征尺寸和更好的性能。
晶圆制备
晶圆是制造集成电路的基础材 料，其质量直接影响集成电路 的性能和良品率。
晶圆制备包括切割、研磨、抛 光等环节，目的是获得表面平 整、晶体结构完整的晶圆。
晶圆制备技术的发展趋势是追 求更薄的晶圆、更小的晶圆直 径和更高的加工精度。
设计审查与后仿真
设计审查
对完成的版图进行审查，确保其符合规格要求和制造工艺要 求。
后仿真
在版图设计完成后，进行后仿真验证，确保电路的功能和性 能符合要求。
03
集成电路制造流程
制造工艺简介
制造工艺是将集成电路设计转化为实际产品的过程，涉及多个复杂的技术环节。
集成电路制造工艺主要包括晶圆制备、薄膜制备、掺杂与刻蚀、工艺集成与良品率 控制等步骤。
详细描述
集成电路的发展历程可以分为三个阶段：小规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。从 小规模集成电路到超大规模集成电路的发展过程中，集成电路的集成度不断提高，性能不断优化，成 本不断降低，推动了电子技术的飞速发展。
集成电路的应用领域
总结词
集成电路的应用领域非常广泛，包括通信、计算机、 消费电子、工业控制、汽车电子等。
测试与可靠性评估
目录
• 集成电路概述 • 集成电路设计流程 • 集成电路制造流程 • 集成电路封装与测试 • 集成电路设计与制造的挑战与未来发展
01
集成电路概述
集成电路的定义与特点
总结词
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，实现一定电路或系统功能的微型电子部件。其主要特点包括高集 成度、高可靠性、低功耗、低成本等。
制造工艺的发展趋势是不断追求更高的集成度、更小的特征尺寸和更好的性能。
晶圆制备
晶圆是制造集成电路的基础材 料，其质量直接影响集成电路 的性能和良品率。
晶圆制备包括切割、研磨、抛 光等环节，目的是获得表面平 整、晶体结构完整的晶圆。
晶圆制备技术的发展趋势是追 求更薄的晶圆、更小的晶圆直 径和更高的加工精度。
设计审查与后仿真
设计审查
对完成的版图进行审查，确保其符合规格要求和制造工艺要 求。
后仿真
在版图设计完成后，进行后仿真验证，确保电路的功能和性 能符合要求。
03
集成电路制造流程
制造工艺简介
制造工艺是将集成电路设计转化为实际产品的过程，涉及多个复杂的技术环节。
集成电路制造工艺主要包括晶圆制备、薄膜制备、掺杂与刻蚀、工艺集成与良品率 控制等步骤。
详细描述
集成电路的发展历程可以分为三个阶段：小规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。从 小规模集成电路到超大规模集成电路的发展过程中，集成电路的集成度不断提高，性能不断优化，成 本不断降低，推动了电子技术的飞速发展。
集成电路的应用领域
总结词
集成电路的应用领域非常广泛，包括通信、计算机、 消费电子、工业控制、汽车电子等。
测试与可靠性评估
SOI工艺技术PPT优秀课件
曝光
刻蚀
测试和封装
4
集成电路芯片的显微照片
5
V ss poly 栅
V dd 布 线 通 道 参考孔
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
6
N沟道MOS晶体管
7
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
8
集成电路制造工艺
前工序 后工序 辅助工序
CMOS/SOI电路的制造工艺比典型体硅 工艺至少少用三块掩膜版，减少13～20 ％的工序
使相同电路的芯片面积可降低1.8倍， 浪费面积减少30％以上
美 国 SEMATECH 的 研 究 人 员 预 测 CMOS/SOI电路的性能价格比是相应体 硅电路的2.6倍
33
SOI技术的特点
特别适合于小尺寸器件：
和电路结构，充分发挥硅集成技术的潜力：
SOI是最佳选择之一
24
SOI技术的特点
25
SOI技术
SOI：Silicon-On-Insulator 绝缘衬底上的硅
Si SiO2 Si
26
27
SOI技术的特点
速度高：
迁移率高：器件纵向电场小，且反型层 较厚，表面散射作用降低
跨导大 寄生电容小：寄生电容主要来自隐埋二
掺杂：
离子注入
退火
扩散
制膜：
氧化：干氧氧化、湿氧氧化等
CVD：APCVD、LPCVD、PECVD
PVD：蒸发、溅射
11
划片 封装 测试 老化 筛选
后工序
12
辅助工序
超净厂房技术 超纯水、高纯气体制备技术 光刻掩膜版制备技术 材料准备技术
刻蚀
测试和封装
4
集成电路芯片的显微照片
5
V ss poly 栅
V dd 布 线 通 道 参考孔
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
6
N沟道MOS晶体管
7
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
8
集成电路制造工艺
前工序 后工序 辅助工序
CMOS/SOI电路的制造工艺比典型体硅 工艺至少少用三块掩膜版，减少13～20 ％的工序
使相同电路的芯片面积可降低1.8倍， 浪费面积减少30％以上
美 国 SEMATECH 的 研 究 人 员 预 测 CMOS/SOI电路的性能价格比是相应体 硅电路的2.6倍
33
SOI技术的特点
特别适合于小尺寸器件：
和电路结构，充分发挥硅集成技术的潜力：
SOI是最佳选择之一
24
SOI技术的特点
25
SOI技术
SOI：Silicon-On-Insulator 绝缘衬底上的硅
Si SiO2 Si
26
27
SOI技术的特点
速度高：
迁移率高：器件纵向电场小，且反型层 较厚，表面散射作用降低
跨导大 寄生电容小：寄生电容主要来自隐埋二
掺杂：
离子注入
退火
扩散
制膜：
氧化：干氧氧化、湿氧氧化等
CVD：APCVD、LPCVD、PECVD
PVD：蒸发、溅射
11
划片 封装 测试 老化 筛选
后工序
12
辅助工序
超净厂房技术 超纯水、高纯气体制备技术 光刻掩膜版制备技术 材料准备技术
集成电路制造工艺之-扩散课件精选全文完整版
替位式扩散
➢替位式扩散：替位杂质从一个晶格位置扩散到另一个晶格位置。 如果替位杂质的近邻没有空位．则替位杂质要运动到近邻晶格位置
上，就必须通过互相换位才能实现。这种换位会引起周围晶格发生很大 的畸变，需要相当大的能量，因此只有当替位杂质的近邻晶格上出现空 位，替位式扩散才比较容易发生。
对替位杂质来说，在晶格位置上势 能相对最低，而间隙处是势能最高 位置。
间隙式扩散
➢ 间隙式杂质：存在于晶格间隙的杂质。以 间隙形式存在于硅中的杂质，主要是那些 半径较小、不容易和硅原子键合的原子。
➢ 间隙式扩散：间隙式杂质从一个间隙位 置到另一个间隙位置的运动称为间隙式 扩散。
➢ 间隙式杂质在硅晶体中的扩散运动主要 是间隙式扩散。
对间隙杂质来说，间隙位置是势能极 小位置，相邻的两个间隙之间是势能 极大位置。间隙杂质要从一个间隙位 置运动到相邻的间隙位置上，必须要 越过一个势垒，势垒高度Wi一般为0.6 ~ 1.2eV。
②空位式：由于有晶格空位，相邻原子能 移动过来。
③填隙式：在空隙中的原子挤开晶格原子 后占据其位，被挤出的原子再去挤出其他原 子。
④在空隙中的原子在晶体的原子间隙中快 速移动一段距离后，最终或占据空位，或挤 出晶格上原子占据其位。
以上几种形式主要分成两大类：①替位式 扩散。②间隙式扩散。
常见元素在硅中的扩散方式
D0为表观扩散系数，ΔE为激活能。 扩散系数由D0、ΔE及温度T决定。
上节课内容小结
1.决定氧化速率常数的两个因素：
氧化剂分压：B、B/A均与Pg成正比，那么在一定氧化条件下，通过 改变氧化剂分压可改变二氧化硅生长速率。高压氧化、低压氧化 氧化温度： B(DSiO2)、B/A(ks)均与T呈指数关系，激活能不同 2.影响氧化速率的其他因素 硅表面晶向：表面原子密度，(111)比(100)氧化速率快些
《集成电路制造》课件
详细描述
新材料的应用能够提高集成电路的集成度和运算 速度，同时降低能耗，延长设备的使用寿命。
新设备的应用
总结词
新设备的应用是推动集成电路制造技术进步的重要因素。
总结词
新设备的应用将促进集成电路制造的规模化和精细化。
详细描述
随着光刻、刻蚀等关键设备技术的不断突破，新一代的设 备如EUV光刻机、纳米压印设备等将进一步提高集成电路 的制造精度和效率。
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
《集成电路制造》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 集成电路制造概述 • 集成电路制造材料 • 集成电路制造设备 • 集成电路制造工艺 • 集成电路制造中的问题与对策 • 集成电路制造的未来发展
PART 01
集成电路制造概述
集成电路制造的定义
热处理设备种类
包括快速热处理、退火炉、氧化炉等。
热处理设备的作用
优化材料性能，提高集成电路的稳定性和可 靠性。
光刻设备
光刻设备
用于将设计好的电路图形转移到硅片 表面，是集成电路制造中的关键设备 之一。
光刻设备种类
包括接触式光刻机、接近式光刻机、 投影式光刻机等。
光刻原理
利用光敏材料和光的干涉、衍射等作 用，将电路图形从掩膜版转移到硅片 表面。
效益。
PART 06
集成电路制造的未来发展
新材料的应用
总结词
新材料的应用是集成电路制造未来发展的关键之 一。
总结词
新材料的应用有助于提高集成电路的性能和降低 能耗。
详细描述
随着科技的不断发展，新型半导体材料如碳纳米 管、二维材料等逐渐崭露头角，它们具有更高的 电子迁移率、更强的耐热性等特点，为集成电路 制造带来了新的可能性。
新材料的应用能够提高集成电路的集成度和运算 速度，同时降低能耗，延长设备的使用寿命。
新设备的应用
总结词
新设备的应用是推动集成电路制造技术进步的重要因素。
总结词
新设备的应用将促进集成电路制造的规模化和精细化。
详细描述
随着光刻、刻蚀等关键设备技术的不断突破，新一代的设 备如EUV光刻机、纳米压印设备等将进一步提高集成电路 的制造精度和效率。
2023-2026
ONE
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《集成电路制造》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 集成电路制造概述 • 集成电路制造材料 • 集成电路制造设备 • 集成电路制造工艺 • 集成电路制造中的问题与对策 • 集成电路制造的未来发展
PART 01
集成电路制造概述
集成电路制造的定义
热处理设备种类
包括快速热处理、退火炉、氧化炉等。
热处理设备的作用
优化材料性能，提高集成电路的稳定性和可 靠性。
光刻设备
光刻设备
用于将设计好的电路图形转移到硅片 表面，是集成电路制造中的关键设备 之一。
光刻设备种类
包括接触式光刻机、接近式光刻机、 投影式光刻机等。
光刻原理
利用光敏材料和光的干涉、衍射等作 用，将电路图形从掩膜版转移到硅片 表面。
效益。
PART 06
集成电路制造的未来发展
新材料的应用
总结词
新材料的应用是集成电路制造未来发展的关键之 一。
总结词
新材料的应用有助于提高集成电路的性能和降低 能耗。
详细描述
随着科技的不断发展，新型半导体材料如碳纳米 管、二维材料等逐渐崭露头角，它们具有更高的 电子迁移率、更强的耐热性等特点，为集成电路 制造带来了新的可能性。
集成电路工艺和版图设计参考ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
微电子制造工艺
23.02.2024
Jian Fang
1
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
23.02.2024
Jian Fang
10
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
Process Specialties has developed the world's first production 300mm Nitride system! We began processing 300mm LPCVD Silicon Nitride in May of 1997.
23.02.2024
Jian Fang
12
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
Currently our PS300A and PS300B diffusion tools are capable of running both 200mm & 300mm wafers. We can even process the two sizes in the same furnace load without suffering any uniformity problems! (Thermal Oxide Only)
微电子制造工艺
23.02.2024
Jian Fang
1
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
23.02.2024
Jian Fang
10
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
Process Specialties has developed the world's first production 300mm Nitride system! We began processing 300mm LPCVD Silicon Nitride in May of 1997.
23.02.2024
Jian Fang
12
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
Currently our PS300A and PS300B diffusion tools are capable of running both 200mm & 300mm wafers. We can even process the two sizes in the same furnace load without suffering any uniformity problems! (Thermal Oxide Only)
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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。
100-40 1.2-0.5 10-25 100-125
105-107 3-1
40-15 0.5-.02 25-50
150
2020/11/29
ULSI (1990) 107-108
<1 15-10 0.2-.01 50-100 >150
21
❖Intel 公司第一代CPU—4004
2020/11/29
电路规模：2300个晶体管 生产工艺：10um 最快速度：108KHz
22
❖Intel 公司CPU—386TM
2020/11/29
电路规模：275,000个晶体管 生产工艺：1.5um 最快速度：33MHz
23
❖Intel 公司最新一代CPU—Pentium® 4
2020/11/29
电路规模：4千2百万个晶体管
2020/11/29
2
集成电路芯片显微照片
2020/11/29
3
各种封装好的集成电路
2020/11/29
4
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
SSI
<102
<100
<30
MSI
102103 100500 30100
LSI
103105 5002000 100300
VLSI 105107 >2000
>300
ULSI 107109
GSI
>109
2020/11/29
27
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
生产工艺：0.13um
最快速度：2.4GHz
24
集成电路的分类
–器件结构类型 –集成度 –电路的功能 –应用领域
2020/11/29
25
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
2020/11/29
5
2020/11/29
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
Hale Waihona Puke 0.18 μm以下为超深亚微米， 0.05μm及其以下称为纳米级
2020/11/29
16
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
2020/11/29
17
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。
–NMOS
–PMOS
–CMOS(互补MOS)
• 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。
2020/11/29
26
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
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)：
10
2020/11/29
11
2020/11/29
12
2020/11/29
13
集成电路的发展
• 从此IC经历了：
– SSI – MSI – LSI
• 现已进入到：
– VLSI – ULSI – GSI
2020/11/29
14
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)
6
锗多晶材料制备的点接触晶体管
2020/11/29
7
集成电路的发明
1959年
杰克-基尔比
2020/11/29
8
2020/11/29
9
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，
202K0/11i/l2b9 y博士来复旦给师生讲课，2001年5月
20
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
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。
2020/11/29
18
❖ 集成电路单片集成度和最小特征尺寸的发展曲线
2020/11/29
19
2020/11/29
2020/11/29
15
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 ，
集成电路制造 工艺
2020/11/29
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
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。
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
2020/11/29
电路规模：2300个晶体管 生产工艺：10um 最快速度：108KHz
22
❖Intel 公司CPU—386TM
2020/11/29
电路规模：275,000个晶体管 生产工艺：1.5um 最快速度：33MHz
23
❖Intel 公司最新一代CPU—Pentium® 4
2020/11/29
电路规模：4千2百万个晶体管
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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
2020/11/29
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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
SSI
<102
<100
<30
MSI
102103 100500 30100
LSI
103105 5002000 100300
VLSI 105107 >2000
>300
ULSI 107109
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
生产工艺：0.13um
最快速度：2.4GHz
24
集成电路的分类
–器件结构类型 –集成度 –电路的功能 –应用领域
2020/11/29
25
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
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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
Hale Waihona Puke 0.18 μm以下为超深亚微米， 0.05μm及其以下称为纳米级
2020/11/29
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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
2020/11/29
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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。
–NMOS
–PMOS
–CMOS(互补MOS)
• 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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26
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
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)：
10
2020/11/29
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2020/11/29
12
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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)
6
锗多晶材料制备的点接触晶体管
2020/11/29
7
集成电路的发明
1959年
杰克-基尔比
2020/11/29
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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，
202K0/11i/l2b9 y博士来复旦给师生讲课，2001年5月
20
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
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。
2020/11/29
18
❖ 集成电路单片集成度和最小特征尺寸的发展曲线
2020/11/29
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15
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 ，
集成电路制造 工艺
2020/11/29
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