半导体材料和集成电路平面工艺基础
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Semiconductor Materials
&
Basic Principle of IC Planar
Processing 半导体材料
和 集成电路平面工艺基础
• References：(Materials)
1. Silicon Processing，By Stanley Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）; Ch1, Ch2
• 场效应晶体管：（P沟、N沟；增强型、耗尽型） MOS场效应晶体管（MOSFET）、 结型场效应晶体管（JFET）、 肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）
2、集成电路的分类： – 按功能：
数字集成电路、模拟集成电路、微波集成电路、 射频集成电路、其它；
– 按工艺：
半导体集成电路（双极型、MOS型、BiCMOS）、
5. 半导体制造技术，Michael Quirk, Julian Serda （科学出版社，1999） Semiconductor Manufacturing Technology, (Prentice Hall, 2001)
6. 微电子技术工程—材料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工 业出版社， 2004）
• 第八章：薄膜物理淀积技术(Ch12) • 第九章：薄膜化学汽相淀积（CVD）技术(Ch13) • 第十章：晶体外延生长技术(Ch14)
– 第四单元：集成技术简介
• 第十一章：基本技术(Ch15) • 第十二章：几种IC工艺流程(Ch16) • 第十三章：质量控制简介
第一章：IC平面工艺及发展概述
– 第一单元：热处理和局域掺杂技术
• 第二章：扩散掺杂技术(Ch3) • 第三章：热氧化技术(Ch4) • 第四章：离子注入技术(Ch5) • 第五章：快速热处理技术(Ch6)
– 第二单元：图形加工技术
• 第六章：图形转移技术（光刻技术）(Ch7~9) • 第七章：图形刻蚀技术(Ch10~)
– 第三单元：薄膜技术
• 主要教学内容：
• 第一篇(Overview &Materials)
• 第一章： IC平面工艺及发展概述
• 第二章：半导体材料的基本性质
• 第三章：Si单晶的生长与加工
• 第四章：几种化合物半导体的材料生长与加工
• 小结:
材料 器件
工艺
• 第二篇(Unit Process)
• 第一章：IC制造中的超净和硅片清洁技术
2. Silicon VLSI Technology—Fundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000) ; Ch3
3. 材料科学与技术丛书—半导体工艺， K. A. 杰克逊 等 主编， （科学出版社，1999）
3. Silicon Processing，By Stanley Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）
4. ULSI Technology ， By G. Y. Chang and Simon. M. Sze ， （MiGraw Hill，1996）
集成电路芯片？
ຫໍສະໝຸດ Baidu
集成电路芯片？
Passivation lIaLyDe-r6
14
Bonding pad metal
M-4 13
M-3
ILD-5 ILD-4
12
M-2
11
ILD-3 ILD-2
M-1 10
Via
9
ILD-1
8 LI metal
Poly gate 5 LI oxide 3
n+ 2
p+
4
p+
• References：(Processing)
1. The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, By Stephen A. Campbell, (Oxford, 2nd Edition, 2001)
2. Silicon VLSI Technology—Fundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000)
STI
n+
n+
6
p+
7
n-well
p-well
1
p- Epitaxial layer
p+ Silicon substrate
集成电路芯片？
集成电路芯片？
• 第一章：IC平面工艺及发展概述
– 1、集成电路的基本单元（有源元件） 二极管：
• 按结构和工艺： 金/半接触二极管：肖特基二极管、（点接触二极管） 面结型二极管：合金结二极管、扩散结二极管、 生长结二极管、异质结二极管、等
薄/厚膜集成电路、混合集成电路
– 按有源器件：
双极型、MOS型、BiCMOS、光电集成电路、 CCD集成电路、传感器/换能器集成电路
– 按集成规模：
小规模（SSI）、中规模（MSI）、 大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、 甚大规模（ULSI）、巨大规模（GLSI）
3、基本工艺流程举例
• 几种二极管的基本结构
Processing of Semiconductors, By Kenneth A. Jackson and Wolfgang Schröter, (Wiley-VCH, 1996); Ch1,Ch2
4. 半导体器件的材料物理学基础，陈治明 等，科技版，1999
5. 微电子技术工程—材料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工 业出版社， 2004）
合金
平面 生长（异质）
• 几种晶体管的基本结构
台面
Schottky
合金 生长（异质） 平面1
平面2
MOS
1）、简单的Bipolar IC 结构 隔离、基区、发射区、钨塞、集电区
• 按功能和机理： 振荡、放大类：耿氏二极管、雪崩二极管、变容二极管、等 信号控制类：混频二极管、开关二极管、隧道开关二极管、 检波二极管、稳压二极管、阶跃二极管、等 光电类：发光二极管(LED)（半导体激光器）、 光电二极管（探测器）
晶体管：
• 双极型晶体管：（NPN、PNP） 合金管、合金扩散管、台面管、外延台面管、 平面管、外延平面管等
&
Basic Principle of IC Planar
Processing 半导体材料
和 集成电路平面工艺基础
• References：(Materials)
1. Silicon Processing，By Stanley Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）; Ch1, Ch2
• 场效应晶体管：（P沟、N沟；增强型、耗尽型） MOS场效应晶体管（MOSFET）、 结型场效应晶体管（JFET）、 肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）
2、集成电路的分类： – 按功能：
数字集成电路、模拟集成电路、微波集成电路、 射频集成电路、其它；
– 按工艺：
半导体集成电路（双极型、MOS型、BiCMOS）、
5. 半导体制造技术，Michael Quirk, Julian Serda （科学出版社，1999） Semiconductor Manufacturing Technology, (Prentice Hall, 2001)
6. 微电子技术工程—材料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工 业出版社， 2004）
• 第八章：薄膜物理淀积技术(Ch12) • 第九章：薄膜化学汽相淀积（CVD）技术(Ch13) • 第十章：晶体外延生长技术(Ch14)
– 第四单元：集成技术简介
• 第十一章：基本技术(Ch15) • 第十二章：几种IC工艺流程(Ch16) • 第十三章：质量控制简介
第一章：IC平面工艺及发展概述
– 第一单元：热处理和局域掺杂技术
• 第二章：扩散掺杂技术(Ch3) • 第三章：热氧化技术(Ch4) • 第四章：离子注入技术(Ch5) • 第五章：快速热处理技术(Ch6)
– 第二单元：图形加工技术
• 第六章：图形转移技术（光刻技术）(Ch7~9) • 第七章：图形刻蚀技术(Ch10~)
– 第三单元：薄膜技术
• 主要教学内容：
• 第一篇(Overview &Materials)
• 第一章： IC平面工艺及发展概述
• 第二章：半导体材料的基本性质
• 第三章：Si单晶的生长与加工
• 第四章：几种化合物半导体的材料生长与加工
• 小结:
材料 器件
工艺
• 第二篇(Unit Process)
• 第一章：IC制造中的超净和硅片清洁技术
2. Silicon VLSI Technology—Fundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000) ; Ch3
3. 材料科学与技术丛书—半导体工艺， K. A. 杰克逊 等 主编， （科学出版社，1999）
3. Silicon Processing，By Stanley Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）
4. ULSI Technology ， By G. Y. Chang and Simon. M. Sze ， （MiGraw Hill，1996）
集成电路芯片？
ຫໍສະໝຸດ Baidu
集成电路芯片？
Passivation lIaLyDe-r6
14
Bonding pad metal
M-4 13
M-3
ILD-5 ILD-4
12
M-2
11
ILD-3 ILD-2
M-1 10
Via
9
ILD-1
8 LI metal
Poly gate 5 LI oxide 3
n+ 2
p+
4
p+
• References：(Processing)
1. The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, By Stephen A. Campbell, (Oxford, 2nd Edition, 2001)
2. Silicon VLSI Technology—Fundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000)
STI
n+
n+
6
p+
7
n-well
p-well
1
p- Epitaxial layer
p+ Silicon substrate
集成电路芯片？
集成电路芯片？
• 第一章：IC平面工艺及发展概述
– 1、集成电路的基本单元（有源元件） 二极管：
• 按结构和工艺： 金/半接触二极管：肖特基二极管、（点接触二极管） 面结型二极管：合金结二极管、扩散结二极管、 生长结二极管、异质结二极管、等
薄/厚膜集成电路、混合集成电路
– 按有源器件：
双极型、MOS型、BiCMOS、光电集成电路、 CCD集成电路、传感器/换能器集成电路
– 按集成规模：
小规模（SSI）、中规模（MSI）、 大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、 甚大规模（ULSI）、巨大规模（GLSI）
3、基本工艺流程举例
• 几种二极管的基本结构
Processing of Semiconductors, By Kenneth A. Jackson and Wolfgang Schröter, (Wiley-VCH, 1996); Ch1,Ch2
4. 半导体器件的材料物理学基础，陈治明 等，科技版，1999
5. 微电子技术工程—材料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工 业出版社， 2004）
合金
平面 生长（异质）
• 几种晶体管的基本结构
台面
Schottky
合金 生长（异质） 平面1
平面2
MOS
1）、简单的Bipolar IC 结构 隔离、基区、发射区、钨塞、集电区
• 按功能和机理： 振荡、放大类：耿氏二极管、雪崩二极管、变容二极管、等 信号控制类：混频二极管、开关二极管、隧道开关二极管、 检波二极管、稳压二极管、阶跃二极管、等 光电类：发光二极管(LED)（半导体激光器）、 光电二极管（探测器）
晶体管：
• 双极型晶体管：（NPN、PNP） 合金管、合金扩散管、台面管、外延台面管、 平面管、外延平面管等