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積體電路生產流程

積體電路生產流程. 半導體製程技術導論 Chapter 1 導論. Hong Xiao, Ph. D. hxiao89@hotmail.com. 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. 主題. 簡介 積體電路元件和設計 半導體製程 未來的走向. 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

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  1. 積體電路生產流程

  2. 半導體製程技術導論Chapter 1 導論 Hong Xiao, Ph. D. hxiao89@hotmail.com

  3. 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

  4. 主題 • 簡介 • 積體電路元件和設計 • 半導體製程 • 未來的走向

  5. 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

  6. 第一個電晶體, 貝爾實驗室, 1947 照片提供: AT&T 檔案財產，授權同意本書翻印使用

  7. 第一個電晶體的發明者 約翰‧巴定，威廉‧肖克萊 和 華特‧布萊登 照片提供: Lucent Technologies Inc.

  8. 1958年德州儀器的傑克、克畢製造出的第一個積體電路晶片(棒)1958年德州儀器的傑克、克畢製造出的第一個積體電路晶片(棒) 照片提供: 德州儀器

  9. 1961年費爾查德攝影機公司在矽晶圓上製出的第一個積體電路1961年費爾查德攝影機公司在矽晶圓上製出的第一個積體電路 照片提供: Fairchild Semiconductor International

  10. 摩爾定律 • 1964年哥登‧摩爾(英特爾公司的共同創始人之一) • 價格不變之下，電腦晶片上的元件數目，幾乎每12個月就增加一倍 • 1980年代減緩至每18個月 • 到目前仍屬正確，預期可以維持到2010年

  11. 摩爾定律(英特爾版本) Transistors Pentium III 10M 80486 Pentium 1M 80386 100K 8086 80286 10K 4040 8080 1K 1975 1980 1985 1990 1995 2000

  12. IC 的尺度---積體電路晶片的積體化層級

  13. 整體的半導體工業道路圖

  14. 300 mm 200 mm 150 mm 晶片尺寸與晶圓尺寸的相對性展示 晶片或晶粒 以0.35微米技術製造的晶粒 以0.25微米技術 以0.18微米技術

  15. 1997年NEC 製造最小的電晶體 上匣極 下匣極 介電質 源極 汲極 + + n n 超淺接面 P型晶片 小於0.014 微米 匣極的寬度 照片提供: NEC Corporation

  16. IC 幾何上的限制 原子的大小

  17. 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

  18. IC 設計: 第一顆IC 照片提供: 德州儀器

  19. Vin IC 設計:CMOS 反相器 (a) Vdd NMOS PMOS Vss Vout 淺溝絕緣槽(STI) • N-通道元件區 • N-通道 Vt • N-通道LDD • N-通道S/D • P-通道元件區 • P-通道 Vt • P-通道LDD • P-通道S/D (b) P型井區 N型井區 多晶矽匣極和局部連線 第一層 金屬 Contact 第一層金屬, AlCu W PMD n n p p + + + + STI (c) P型井區 N型井區 P型壘晶層i P型晶源

  20. CMOS反相器的佈局圖和光罩 CMOS 反相器佈局圖 光罩 1, N型井區 光罩 2, P型井區 光罩 3, 淺溝絕緣槽 光罩 4, 7, 9, N-Vt, LDD, S/D 光罩 5, 8, 10, P-Vt, LDD, S/D 光罩 6, 匣極/局佈連線 光罩 11, 接觸窗 光罩 12, 第一層金屬

  21. 相位移光罩展示圖(光罩/倍縮光罩) 薄膠膜 鉻金屬圖案 相位移塗佈物 石英基板

  22. 光罩和倍縮光罩 圖片提供: SGS Thompson

  23. 材料 測試 晶圓 微影製程 加熱 製程 介電質沉積 封裝 光罩 離子佈植與光阻剝除 最後測試 設計 晶圓製程 無塵室生產廠房 化學機械研磨 金屬化 蝕刻與光阻剝除

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