《集成电路基础知识培训》讲义PPT优质课件
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《CMOS集成电路基础》课件
智能传感器和可 穿戴设备的普及
随着智能传感器和可穿戴设 备的普及，CMOS集成电路 将在这些领域发挥重要作用 ，实现更高效、更低功耗的 数据采集和处理。
神经网络和类脑 计算的发展
CMOS集成电路将在神经网 络和类脑计算领域发挥重要 作用，推动人工智能技术的 进一步发展。
系统级芯片的广 泛应用
随着系统级芯片的广泛应用 ，CMOS集成电路将与不同 芯片和模块进行集成，实现 更高效、更低功耗的系
晶圆制备
将高纯度硅材料加工成晶圆， 作为集成电路的基底。
薄膜沉积
在晶圆表面沉积所需厚度的薄 膜，形成各种有源和无源器件
。
光刻与刻蚀
通过光刻技术将设计好的电路 版图转移到晶圆表面，然后进
行刻蚀，形成电路图形。
掺杂与退火
通过掺杂工艺在晶圆中引入不 同元素，形成PN结和导电通
道，并进行退火处理。
03
每个逻辑门电路由NMOS和PMOS晶体管组成，形成反相器或与门、或门等基 本逻辑门。
工作原理
01
CMOS集成电路的工作原理基于 NMOS和PMOS晶体管的开关特 性。当输入信号发生变化时， NMOS和PMOS晶体管会交替导
02 通和截止，从而实现逻辑功能。
CMOS电路的电压摆幅较小，因 此功耗较低。此外，CMOS电路 还具有噪声容限高、抗干扰能力 强等优点。
我们应该如何学习和掌握CMOS集成电路技术
理论与实践结合
在学习过程中，应注重理论与实践相结合 ，通过实验和项目实践加深对理论知识的
理解。
持续学习与更新知识
随着技术的不断进步，应保持持续学习的 态度，关注新技术、新工艺的发展，不断 更新自己的知识储备。
培养问题解决能力
集成电路工程基础PPT课件
超增益晶体管（续）
• (2)扩散穿通型超增益管 采用后两种途径，形成两种结构 • 双磷扩散结构：增加一次N+发射区扩散 • 发射区结深更深，基区宽度变小，内基区杂质浓度变低，增益大大提高 • 双硼扩散结构：增加一次P+基区扩散 • 比普通管基区扩散的结深浅，浓度低，增益大大提高 • 基区接触孔处及外基区周围与普通管基区同时进行扩散，，以减小基极串联电阻
集成晶体管和分立晶体管一样，从基极接触
孔到有效基区之间存在相当大的串联电阻，
由于集成晶体管的各电极都由表面引出，所
以其基极内基电区流电阻平行外于基区发电射阻，结两部和分集组成电结之间，
是横向流动的。
rB=rB1+ rB2=R3+R2+R1
基极串联电阻引起 发射极电流集边效应，
R3 RR1
2
还影响高频增益和
区
C(B) S(C)
VBC<0(VBE>0),VSC<0(VBC >0)
E(N+)
衬底始终接最低电位，寄生 B(P)
反偏
正偏
PNP晶体管截止，等效为寄生
电容
NPN
CJS C(N)
5
第5页/共85页
(2)NPN晶体管饱和或反向有源时
VBC>0(VBE<0),VSC<0 (VBC>0)
寄生PNP晶体管正向有源导通。有电流流向衬 底，影响NPN晶体管的正常工作。 E(N+)
23
第23页/共85页
超增益晶体管（续）
• (3)扩散穿通型超增益管的特点 ①采用圆形发射区，以获得最小周长 ②应用时BC结偏置限制在0V左右，以减小基区宽度调制的影响
24
IC基本培训PPT课件
02
IC基础知识
IC定义与分类
总结词
了解IC的基本概念和分类方式
详细描述
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，实现一定的电路或系统功能的微型电子部件。根据不同的 分类标准，IC可分为多种类型，如按功能结构可分为数字IC和模拟IC，按集成度可分为小规模集成电路、 中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路等。
IC基本培训PPT课件
• 引言 • IC基础知识 • IC设计流程 • IC制造工艺 • IC应用案例分析 • 未来IC发展趋势与挑战
01
引言
培训背景和目的
背景
随着信息技术的发展，集成电路（IC）在各个领域的应用越来越广泛，对IC设 计、制造、封装和测试人才的需求也不断增加。为了满足这一需求，提高从业 人员的技能水平，开展IC基本培训显得尤为重要。
代社会的科技变革产生了深远影响。
案例二：数字信号处理器IC应用
总结词
数字信号处理器IC在音频、图像、视频等领域具有强大的信号处理能力，广泛应用于通 信、多媒体等领域。
详细描述
数字信号处理器IC是一种专门用于处理数字信号的集成电路，具有高速、高精度、低功 耗等特点。它在音频、图像、视频等领域广泛应用，能够对数字信号进行采集、转换、 处理和输出。数字信号处理器IC在通信、多媒体等领域发挥着重要作用，推动了数字信
IC制造工艺
晶圆制程
晶圆制程概述
介绍晶圆制程的基本概念、原理 和重要性，包括单晶硅的制备、
晶圆加工等。
薄膜沉积技术
详细介绍物理气相沉积、化学气相 沉积等薄膜沉积技术，以及它们在 IC制造中的应用。
光刻与刻蚀技术
阐述光刻和刻蚀工艺的原理、流程 和技术要点，以及它们在形成电路 图样中的作用。
集成电路技术讲座(PPT 79页)
加速测试(1)
•加速试验的目的是在于让确实存在的缺 陷提前暴露出来，而不是为了诱导产生 新的缺陷或让存在的缺陷逃脱 •加速力选择要与器件可靠性要求紧密关 联，否则可能对改进设计、材料选择、 工艺参数确定等方面产生误导作用。
加速因子
加速因子： 常规条件下的失效时间 加速试验条件下的失效时间
加速因子不但与加速试验条件有关， 还与失效机理、失效位置等因素有关
Qbd＝tdbJ(t)dt
TDDB测试
TDDB
TDDB
电迁移现象
MTF=AJ-n exp[-EA/kT]
MTF=20 年 Jmax=105A/cm2
电迁移测试
%
积 累
90 70
失
效 50
30
10
Pure Al
Al-4%Cu
J=4E6A/cm2 T=175℃
6 10 100 7
400 1000 MTF (hr)
热电子效应
Vs N+
Ig Vgs
Vd N+
Isub Vb
热电子效应测试
• NMOS 0.5um 5V design • 测试方法
Vds=6.7V，7.0V, 7.3V Vss and Vbs=0V Vgs set to max Ibs
失效判据： Gm 偏移10% 时所需时间 T0.1 (->time to 0.1 failure) • 作Ibs/Ids－T0.1图 • 根据Berkeley model预测寿命 ttfIds=Cx-m (ttf 是失效0.1%的时间, C是 Ibs/Ids－T0.1图截距，m是斜率）
• 条件： 121oC/100%RH，205kPa（2atm），
集成电路技术讲座
最新集成电路基础知识培训讲义专业知识讲座
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1、掩膜版加工 2、晶圆加工
前工序
3、中测（切割、减薄、挑粒）
4、封装或绑定
后工序
5、成测
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掩膜版加工 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到wafer制造中 间的一个过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关 键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶 圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉 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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体 晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶 粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光， 切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片
晶圆的介绍
晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆； 它多指单晶圆片，由普通的硅沙提炼而成，是最常用的半导体材料。它的常用直径 尺寸分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至更大规格的， 晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本，但要求材料技术和生产技 术更高。
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1、掩膜版加工 2、晶圆加工
前工序
3、中测（切割、减薄、挑粒）
4、封装或绑定
后工序
5、成测
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掩膜版加工 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到wafer制造中 间的一个过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关 键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶 圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉 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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体 晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶 粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光， 切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片
晶圆的介绍
晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆； 它多指单晶圆片，由普通的硅沙提炼而成，是最常用的半导体材料。它的常用直径 尺寸分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至更大规格的， 晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本，但要求材料技术和生产技 术更高。
《集成电路》 讲义
《集成电路》讲义一、集成电路的定义与发展历程集成电路，顾名思义，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成制作在一块半导体晶片上，从而形成一个具有特定功能的电路。
集成电路的发展可以追溯到上世纪中叶。
1958 年，杰克·基尔比（Jack Kilby）发明了第一块集成电路，这一开创性的发明为电子技术的发展带来了革命性的变化。
在早期，集成电路的集成度很低，只能容纳几个元件。
随着技术的不断进步，集成电路的集成度越来越高，从小规模集成电路（SSI）发展到中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI），乃至现在的特大规模集成电路（ULSI）和巨大规模集成电路（GSI）。
每一次集成度的提高，都意味着芯片性能的大幅提升、功耗的降低以及成本的下降。
这使得集成电路在计算机、通信、消费电子等领域得到了广泛的应用，极大地推动了信息技术的发展和社会的进步。
二、集成电路的制造工艺集成电路的制造是一个极其复杂且精密的过程，涉及到多个学科和技术领域。
首先是设计环节。
设计人员使用专门的软件工具，根据电路的功能和性能要求，设计出芯片的电路图和版图。
然后是制造环节。
制造过程通常在高度洁净的晶圆厂中进行。
首先，需要准备晶圆，通常是硅晶圆。
然后通过光刻、蚀刻、掺杂等一系列工艺步骤，在晶圆上形成晶体管、电阻、电容等元件，并将它们连接起来。
光刻是其中最为关键的工艺之一。
它通过使用紫外线或极紫外线光源，将掩膜版上的图形转移到晶圆表面的光刻胶上，从而定义出元件的形状和位置。
蚀刻则用于去除不需要的材料，以形成所需的电路图案。
掺杂是通过注入杂质离子，改变半导体的电学性质，从而实现晶体管的功能。
制造完成后，还需要进行测试和封装。
测试是为了确保芯片的功能和性能符合设计要求。
封装则是将芯片保护起来，并提供与外部电路连接的接口。
三、集成电路的分类集成电路的分类方式多种多样。
《集成电路》 讲义
《集成电路》讲义一、什么是集成电路集成电路，简称 IC，是一种微型电子器件或部件。
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、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。
集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。
它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。
二、集成电路的发展历程集成电路的发展可以追溯到上世纪 50 年代。
1958 年，杰克·基尔比（Jack Kilby）在美国德州仪器公司制作出了世界上第一块集成电路。
这块集成电路由一个锗晶体管、三个电阻和一个电容组成，虽然看起来非常简单，但它却开创了电子技术的新纪元。
在随后的几十年里，集成电路技术不断发展。
从最初的小规模集成电路（SSI），到中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI），再到今天的特大规模集成电路（ULSI），集成电路的集成度越来越高，性能也越来越强大。
在这个发展过程中，制造工艺的不断进步起到了关键作用。
从早期的双极型工艺，到后来的 CMOS 工艺，再到现在的纳米级工艺，制造工艺的进步使得集成电路能够容纳更多的晶体管，同时功耗更低、速度更快。
三、集成电路的制造工艺集成电路的制造是一个极其复杂的过程，涉及到多个学科和技术领域。
下面简单介绍一下集成电路的制造工艺流程。
1、设计首先，需要根据电路的功能和性能要求进行设计。
设计过程包括逻辑设计、电路设计、版图设计等。
设计完成后，生成相应的版图文件，用于后续的制造。
2、晶圆制备晶圆是集成电路制造的基础材料，通常由硅制成。
首先需要将高纯度的硅原料熔化，然后通过拉晶工艺制成单晶硅棒。
接着，将单晶硅棒切割成薄片，经过研磨、抛光等工艺，制成晶圆。
集成电路基础知识培训课件(PPT33页)
集成电路制造流程
1、掩膜版加工 2、晶圆加工
前工序
3、中测（切割、减薄、挑粒）
4、封装或绑定
后工序
5、成测
集成电路制造流程
掩膜版加工
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到wafer制造中 间的一个过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关 键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶 圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉 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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体 晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶 粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光， 切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片
电路。 第一节
集成生电路产的基工本概艺念知可识 达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主
要指标.线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电 晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒
这就是“晶圆”，英文为“Wafer”
名词解释
1、光刻：IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻
蚀电路。 引脚离芯片较远，成品率增加且成本较低。
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。
一个芯片做成以后，要往表面上打上商品名等字样，称为打标也可称为“印字”。
但AS环IC境是要专求门严为2格了、，某不一线易种维或宽修几。种:4特微定功米能而/设1计微的，米它也/0是.相6对微于通米用集/成0电.3路5而微言的米，除/通0用3的5一微些集米成电等路外,是，都指可称I为C专用集成
《集成电路基础》课件
《集成电路基础》ppt课件
目录
• 集成电路简介 • 集成电路的制造工艺 • 集成电路的设计与仿真 • 集成电路的可靠性分析 • 集成电路的发展趋势与挑战
01
集成电路简介
Chapter
集成电路的定义
01
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能的微 型电子部件。
02
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、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。
包括测试机、探针台、分选机等 。
封装类型 测试目的 测试方法 测试设备
根据封装材料和结构的不同，可 以分为塑料封装、陶瓷封装、金 属封装等。
包括功能测试、参数测试、可靠 性测试等。
03
集成电路的设计与仿真
Chapter
集成电路设计的基本概念
集成电路设计是将电子系统或电路集成在一块芯片上的 过程，包括电路设计、布局设计和版图生成等步骤。
01
金属化与互连
在芯片表面形成金属互连线，实现芯 片内部元件之间的连接。
05
03
光刻与刻蚀
通过光刻技术将电路图形转移到晶圆 表面，然后进行刻蚀，将图形转移到 薄膜上。
04
掺杂与离子注入
通过掺杂或离子注入的方法，改变薄 膜的导电性能，形成不同元件的PN结 、电极等。
集成电路的制程技术
制程技术分类
分为平面型集成电路和立体型集 成电路，其中平面型集成电路占 据主导地位。
02
仿真工具可以模拟实际制造过 程中的各种条件，如温度、电 压和制造工艺的变化，以评估 设计的性能和可靠性。
03
目录
• 集成电路简介 • 集成电路的制造工艺 • 集成电路的设计与仿真 • 集成电路的可靠性分析 • 集成电路的发展趋势与挑战
01
集成电路简介
Chapter
集成电路的定义
01
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能的微 型电子部件。
02
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、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。
包括测试机、探针台、分选机等 。
封装类型 测试目的 测试方法 测试设备
根据封装材料和结构的不同，可 以分为塑料封装、陶瓷封装、金 属封装等。
包括功能测试、参数测试、可靠 性测试等。
03
集成电路的设计与仿真
Chapter
集成电路设计的基本概念
集成电路设计是将电子系统或电路集成在一块芯片上的 过程，包括电路设计、布局设计和版图生成等步骤。
01
金属化与互连
在芯片表面形成金属互连线，实现芯 片内部元件之间的连接。
05
03
光刻与刻蚀
通过光刻技术将电路图形转移到晶圆 表面，然后进行刻蚀，将图形转移到 薄膜上。
04
掺杂与离子注入
通过掺杂或离子注入的方法，改变薄 膜的导电性能，形成不同元件的PN结 、电极等。
集成电路的制程技术
制程技术分类
分为平面型集成电路和立体型集 成电路，其中平面型集成电路占 据主导地位。
02
仿真工具可以模拟实际制造过 程中的各种条件，如温度、电 压和制造工艺的变化，以评估 设计的性能和可靠性。
03
集成电路介绍ppt课件
11．TQFP 扁平簿片方形封装 12．TSOP 微型簿片式封装 13．CBGA 陶瓷焊球阵列封装 14．CPGA 陶瓷针栅阵列封装 15．CQFP 陶瓷四边引线扁平 16．CERDIP 陶瓷熔封双列 17．PBGA 塑料焊球阵列封装 18．SSOP 窄间距小外型塑封 19．WLCSP 晶圆片级芯片规 模封装 20．FCOB 板上倒装片
CSP封装具有以下特点： (1)满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要； (2)解决丁IC裸芯片不能进行交流参数测 试和老化筛选的问题； (3)封装面积缩小，延迟时间大大缩小。
5.3 发展趋势
• 1、MCM封装 • 2、三维封装
1、MCM组装 Multi chip module
芯片 封装体
芯片
封装外壳
五、集成电路封装技术
• 1、直插式 • 2、表面贴装式 • 3、芯片尺寸封装 • 4、发展趋势
5.1 直插式
• To封装：
• DIP封装
5.1 直插式
DIP封装特点： • (1)适合PCB的穿孔安装，操作方便； • (2)比TO型封装易于对PCB布线； • (3)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积
二、集成电路特点
• 集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点 少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成 本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子 设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛 的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到 广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装 配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的 稳定工作 时间也可大大提高。
1959年仙童公司制造的IC
诺伊斯
三、集成电路发展
• 第一阶段：1962年制造出集成了12个晶体管的小规模集成 电路（SSI）芯片。
《集成电路基础知识培训》讲义
标准包装规格
对于SMD 产品，标准包装质量如下表所述。请根据包装数量进行订购。 1. 盒装 柱面式产品用乙烯袋包装，每批包含250到1000件。 然后，将1到20袋装入内盒以组成一批。 最后，将内盒放入纸箱以便装运。（质量随型号的变化而变化。）
2. 管装
DIP产品放置抗静电集成电路管内并装到盒子里以便进行运送。
1)双列直插封装-DIP (Dual In-line Package) 特点：常见封装方法，可以插入插座中(易于测试) ，也可永久焊接到 印刷电路板的小孔上 ，成本较低，适用范围广 。
胶体尺寸分为：300mil、600mil、750mil三种，常用的是300mil、600mil两种。 脚间距一般均为 2.54mm,一般情况下: 引脚数≥24时其胶体尺寸为300mil时，俗称窄体； 引脚数≥24时其胶体尺寸为600mil时，俗称宽体。 适用产品：电源管理类产品、音频、语音IC、LED驱动、电源保护等。 [其他] SDIP (Shrink DIP) 紧缩式双列直插封装，比常规DIP针脚密度高 PDIP (Plastics DIP) 塑料双列直插封装,两管脚间距比常规小，俗称廋型DIP
IC Base Training
集成电路 基础知识
主讲：罗慧丽
一、集成电路的基本概念及分类
第一节 集成电路的基本概念知识
1、什么是集成电路？
我们通常所说的“芯片”指集成电路, 那什么是集成电路呢？
所谓集成电路就是把一个单元电路或一些功能电路，甚至某一整机的功能电路集中 制作在一个晶片上，再封装在一个便于安装、焊接的外壳中的电路上。集成电路有膜 （薄膜、厚膜）、半导体集成电路及混合集成电路。半导体集成电路是利用半导体工艺 将一些晶体管、电阻器、电容器以及连线等制作在很小的半导体材料或绝缘基片上，形 成一个完整电路，封装在特制的外壳中，从壳内向壳外接出引线，半导体集成电路常用 IC表示。
集成电路工艺基础培训课件
▪ 扫描目的：把离子均匀注入到靶上。 ▪ 偏转目的：使束流传输过程中产生的中性离子不能到
达靶上。
❖ 注入机内的压力维持低于10－4Pa以下，以使气体 分子散射降至最低。
电子科技大学中山学院
离子注入的优缺点
❖ 优点：
▪ 注入的离子纯度高 ▪ 可以精确控制掺杂原子数目，同一平面的掺杂均匀性
得到保证，电学性能得到保证。 ▪ 温度低：小于400℃。低温注入，避免高温扩散所引起
Chap 4 离子注入
❖核碰撞和电子碰撞 ❖注入离子在无定形靶中的分布 ❖注入损伤 ❖热退火
电子科技大学中山学院
离子注入
❖ 离子注入是一种将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的 过程，注入能量介于1KeV到1MeV之间，注入深度平均可 达10nm～10um。离子剂量变动范围，从用于阈值电压调 整的1012/cm2到形成绝缘埋层的1018/cm2。
❖ 相对于扩散，它能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较 低的工艺温度。
❖ 离子注入已成为VLSI制程上最主要的掺杂技术。一般 CMOS制程，大约需要6~12个或更多的离子注入步骤。
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离子注入应用
❖隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断 ❖调整阈值电压用的沟道掺杂 ❖CMOS阱的形成 ❖浅结的制备
▪ 作用
• 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
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注入后需要做什么……
❖ 退火：
▪ 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)
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达靶上。
❖ 注入机内的压力维持低于10－4Pa以下，以使气体 分子散射降至最低。
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离子注入的优缺点
❖ 优点：
▪ 注入的离子纯度高 ▪ 可以精确控制掺杂原子数目，同一平面的掺杂均匀性
得到保证，电学性能得到保证。 ▪ 温度低：小于400℃。低温注入，避免高温扩散所引起
Chap 4 离子注入
❖核碰撞和电子碰撞 ❖注入离子在无定形靶中的分布 ❖注入损伤 ❖热退火
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离子注入
❖ 离子注入是一种将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的 过程，注入能量介于1KeV到1MeV之间，注入深度平均可 达10nm～10um。离子剂量变动范围，从用于阈值电压调 整的1012/cm2到形成绝缘埋层的1018/cm2。
❖ 相对于扩散，它能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较 低的工艺温度。
❖ 离子注入已成为VLSI制程上最主要的掺杂技术。一般 CMOS制程，大约需要6~12个或更多的离子注入步骤。
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离子注入应用
❖隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断 ❖调整阈值电压用的沟道掺杂 ❖CMOS阱的形成 ❖浅结的制备
▪ 作用
• 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
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注入后需要做什么……
❖ 退火：
▪ 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)
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《集成电路》PPT课件
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从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个 字中含有的存储单元数称为字长，即字长 = 位数。
2. 存储容量及其表2示. 存储容量及其表示
一般用“字数 字长(即位数)”表示 指存储器中存储单元的数量
例如，一个 32 8 的 ROM，表示它有 32 个字， 字长为 8 位，存储容量是 32 8 = 256。
计成功的电路可方便地下载到 PLD，因而研制周期短、 成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。
特
● 用 PLD 实现的电路容易被修改。这种修改通过对 P
LD 重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产
点 品的维护、更新都很方便。 PLD 使硬件也能象软件一样
实现升级，因而被认为是硬件革命。
● 较复杂的数字系统能用1片或数片 PLD 实现，因而， 应用 PLD 生产的产品轻小可靠。此外，PLD 还具有硬件 加密功能。
3. 存储单元结构 (1) 固定 ROM 的存3.储单存元储结单构元结构
Wi
Dj 二极管 ROM
Wi VCC
Dj TTL - ROM
+VDD Wi
1 Dj MOS - ROM
接半导体管后成为储 1 单元；若 不接半导体管，则为储 0 单元。
(2) PROM 的存储单元结构
Wi 熔丝
Dj 二极管 ROM
…
码
An-1
器
存储矩阵
R/W 读/ 写控制电路
CS
…
I/O0 I/O1 … I/Om-1
2n m RAM 的结构图
RAM 与 ROM 的比较
相 ★ 都含有地址译码器和存储矩阵 同 处 ★ 寻址原理相同
★ ROM 的存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路。
从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个 字中含有的存储单元数称为字长，即字长 = 位数。
2. 存储容量及其表2示. 存储容量及其表示
一般用“字数 字长(即位数)”表示 指存储器中存储单元的数量
例如，一个 32 8 的 ROM，表示它有 32 个字， 字长为 8 位，存储容量是 32 8 = 256。
计成功的电路可方便地下载到 PLD，因而研制周期短、 成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。
特
● 用 PLD 实现的电路容易被修改。这种修改通过对 P
LD 重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产
点 品的维护、更新都很方便。 PLD 使硬件也能象软件一样
实现升级，因而被认为是硬件革命。
● 较复杂的数字系统能用1片或数片 PLD 实现，因而， 应用 PLD 生产的产品轻小可靠。此外，PLD 还具有硬件 加密功能。
3. 存储单元结构 (1) 固定 ROM 的存3.储单存元储结单构元结构
Wi
Dj 二极管 ROM
Wi VCC
Dj TTL - ROM
+VDD Wi
1 Dj MOS - ROM
接半导体管后成为储 1 单元；若 不接半导体管，则为储 0 单元。
(2) PROM 的存储单元结构
Wi 熔丝
Dj 二极管 ROM
…
码
An-1
器
存储矩阵
R/W 读/ 写控制电路
CS
…
I/O0 I/O1 … I/Om-1
2n m RAM 的结构图
RAM 与 ROM 的比较
相 ★ 都含有地址译码器和存储矩阵 同 处 ★ 寻址原理相同
★ ROM 的存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路。
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集成电路的封装
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1、什么是集成电路的封装
集成电路的封装就是将封装材料和半导体芯片结合在一起， 形成一个以半导体为基础的电子功能块器件。封装材料除了保护 芯片不受外界灰尘、潮气、机械冲击外，还起到了机械支撑和散 热的功能。当今约有90%的芯片用模塑料进行封装。
随着IC高度集成化、芯片和封装面积的增大、封装层的薄壳 化以及要求价格的进一步降低，对于模塑料提出了更高且综合性 的要求。
IC Base Training
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一、集成电路的基本概念及分类
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第一节 集成电路的基本概念知识
1、什么是集成电路？
我们通常所说的“芯片”指集成电路, 那什么是集成电路呢？
所谓集成电路就是把一个单元电路或一些功能电路，甚至某一整机的功能电路集中 制作在一个晶片上，再封装在一个便于安装、焊接的外壳中的电路上。集成电路有膜 （薄膜、厚膜）、半导体集成电路及混合集成电路。半导体集成电路是利用半导体工艺 将一些晶体管、电阻器、电容器以及连线等制作在很小的半导体材料或绝缘基片上，形 成一个完整电路，封装在特制的外壳中，从壳内向壳外接出引线，半导体集成电路常用 IC表示。
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3、ASIC的分类
ASIC可以分为全定制（Full Custom）半定制（Semi-Custom）
“全定制(Full-Custom)”是一种基于晶体管级的ASIC设计方式，包 括在晶体管的版图尺寸、位置及布局布线等技术细节上的精心设计， 最后将设计结果交由厂家去进行掩模制造，制造成芯片。这种设计 方法的优点是芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、 功耗低，而缺点是开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。
半定制(Semi-Custom)”是一种约束性ASIC设计方式。半定制ASIC 通常是包含门阵列(Gata Array)和标准单元(Standard Cell)设计法， 这两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，牺 牲芯片性能路设计
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版图设计
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集成电路芯片的显微照片
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶 圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉 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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体 晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶 粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光， 切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片
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中测（硅片的测试）
中测（Wafer test）是半导体后道封装测试的第一站。 中测有很多个名称，比如针测、晶圆测试、CP（Circuit Probing）、 Wafer Sort、Wafer Probing等等。 中测的目的是将硅片中不良的芯片挑选出来，然后打上红点或者是黑点。 所用到的设备有测试机（IC Tester）、探针卡（Probe Card）、探针台 （Prober）以及测试机与探针卡之间的接口（Mechanical Interface）。
这就是“晶圆”，英文为“Wafer”
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名词解释
1、光刻：IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻 蚀电路。 2、线宽:4微米/1微米/0.6微米/0.35微米/035微米等,是指IC 生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主 要指标.线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电 路单元。 3、前、后工序:IC制造过程中, 晶圆光刻的工艺(即所谓流 片),被称为前工序,这是IC制造的最要害技术;晶圆流片后, 其切割、封装等工序被称为后工序。
1)双列直插封装-DIP (Dual In-line Package)
特点：常见封装方法，可以插入插座中(易于测试) ，也可永久焊接到 印刷电路板的小孔上 ，成本较低，适用范围广 。
胶体尺寸分为：300mil、600mil、750mil三种，常用的是300mil、600mil两种。 脚间距一般均为 2.54mm,一般情况下:
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集成电路制造流程
1、掩膜版加工 2、晶圆加工
前工序
3、中测（切割、减薄、挑粒）
4、封装或绑定
后工序
5、成测
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集成电路制造流程
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掩膜版加工
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到wafer制造中 间的一个过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关 键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。 现代光刻依靠的一种类似于放大照片底片的投影印刷。图是简化的曝光过 程。透镜系统校准一个强UV光源，称为光罩的金属盘子会挡住光线。UV 光穿过光罩中透明的部分和另外的透镜在wafer上形成图像。
集成电路的英文是：Integrated Circuit 简称为IC
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2、集成电路的分类
通用集成电路General IC 例如单片机、存储器等，通用都可以理解为一般常用的。
专用集成电路Application Specific Integrated Circuit 简称为ASIC ASIC是专门为了某一种或几种特定功能而设计的，它也 是相对于通用集成电路而言的，除通用的一些集成电路外， 都可称为专用集成电路。
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晶圆的介绍
晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆； 它多指单晶圆片，由普通的硅沙提炼而成，是最常用的半导体材料。它的常用直径 尺寸分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至更大规格的， 晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本，但要求材料技术和生产技 术更高。
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2、集成电路封装形式的简介
集成电路的封装形式有很多，按封装形式可分 三大类，即双列直插型、贴片型和功率型。
在选择器件封装形式应首先考虑其胶体尺寸和 脚间距这两点。胶体尺寸是指器件封装材料部分的 宽度（H），一般用英制mil来标注；脚间距是指器 件引脚间的距离（L），一般用公制mm来标注。
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2、集成电路封装形式的简介
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集成电路的封装
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1、什么是集成电路的封装
集成电路的封装就是将封装材料和半导体芯片结合在一起， 形成一个以半导体为基础的电子功能块器件。封装材料除了保护 芯片不受外界灰尘、潮气、机械冲击外，还起到了机械支撑和散 热的功能。当今约有90%的芯片用模塑料进行封装。
随着IC高度集成化、芯片和封装面积的增大、封装层的薄壳 化以及要求价格的进一步降低，对于模塑料提出了更高且综合性 的要求。
IC Base Training
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一、集成电路的基本概念及分类
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第一节 集成电路的基本概念知识
1、什么是集成电路？
我们通常所说的“芯片”指集成电路, 那什么是集成电路呢？
所谓集成电路就是把一个单元电路或一些功能电路，甚至某一整机的功能电路集中 制作在一个晶片上，再封装在一个便于安装、焊接的外壳中的电路上。集成电路有膜 （薄膜、厚膜）、半导体集成电路及混合集成电路。半导体集成电路是利用半导体工艺 将一些晶体管、电阻器、电容器以及连线等制作在很小的半导体材料或绝缘基片上，形 成一个完整电路，封装在特制的外壳中，从壳内向壳外接出引线，半导体集成电路常用 IC表示。
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3、ASIC的分类
ASIC可以分为全定制（Full Custom）半定制（Semi-Custom）
“全定制(Full-Custom)”是一种基于晶体管级的ASIC设计方式，包 括在晶体管的版图尺寸、位置及布局布线等技术细节上的精心设计， 最后将设计结果交由厂家去进行掩模制造，制造成芯片。这种设计 方法的优点是芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、 功耗低，而缺点是开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。
半定制(Semi-Custom)”是一种约束性ASIC设计方式。半定制ASIC 通常是包含门阵列(Gata Array)和标准单元(Standard Cell)设计法， 这两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，牺 牲芯片性能路设计
.
版图设计
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集成电路芯片的显微照片
在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶 圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉 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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体 晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶 粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光， 切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片
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中测（硅片的测试）
中测（Wafer test）是半导体后道封装测试的第一站。 中测有很多个名称，比如针测、晶圆测试、CP（Circuit Probing）、 Wafer Sort、Wafer Probing等等。 中测的目的是将硅片中不良的芯片挑选出来，然后打上红点或者是黑点。 所用到的设备有测试机（IC Tester）、探针卡（Probe Card）、探针台 （Prober）以及测试机与探针卡之间的接口（Mechanical Interface）。
这就是“晶圆”，英文为“Wafer”
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名词解释
1、光刻：IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻 蚀电路。 2、线宽:4微米/1微米/0.6微米/0.35微米/035微米等,是指IC 生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主 要指标.线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电 路单元。 3、前、后工序:IC制造过程中, 晶圆光刻的工艺(即所谓流 片),被称为前工序,这是IC制造的最要害技术;晶圆流片后, 其切割、封装等工序被称为后工序。
1)双列直插封装-DIP (Dual In-line Package)
特点：常见封装方法，可以插入插座中(易于测试) ，也可永久焊接到 印刷电路板的小孔上 ，成本较低，适用范围广 。
胶体尺寸分为：300mil、600mil、750mil三种，常用的是300mil、600mil两种。 脚间距一般均为 2.54mm,一般情况下:
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集成电路制造流程
1、掩膜版加工 2、晶圆加工
前工序
3、中测（切割、减薄、挑粒）
4、封装或绑定
后工序
5、成测
.
集成电路制造流程
.
掩膜版加工
在半导体制造的整个流程中，其中一部分就是从版图到wafer制造中 间的一个过程，即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关 键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。 现代光刻依靠的一种类似于放大照片底片的投影印刷。图是简化的曝光过 程。透镜系统校准一个强UV光源，称为光罩的金属盘子会挡住光线。UV 光穿过光罩中透明的部分和另外的透镜在wafer上形成图像。
集成电路的英文是：Integrated Circuit 简称为IC
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2、集成电路的分类
通用集成电路General IC 例如单片机、存储器等，通用都可以理解为一般常用的。
专用集成电路Application Specific Integrated Circuit 简称为ASIC ASIC是专门为了某一种或几种特定功能而设计的，它也 是相对于通用集成电路而言的，除通用的一些集成电路外， 都可称为专用集成电路。
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晶圆的介绍
晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆； 它多指单晶圆片，由普通的硅沙提炼而成，是最常用的半导体材料。它的常用直径 尺寸分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至更大规格的， 晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本，但要求材料技术和生产技 术更高。
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2、集成电路封装形式的简介
集成电路的封装形式有很多，按封装形式可分 三大类，即双列直插型、贴片型和功率型。
在选择器件封装形式应首先考虑其胶体尺寸和 脚间距这两点。胶体尺寸是指器件封装材料部分的 宽度（H），一般用英制mil来标注；脚间距是指器 件引脚间的距离（L），一般用公制mm来标注。
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2、集成电路封装形式的简介