半导体工业简介-简体中文.

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1、 DE LIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 授课老师：王宣胜2课程大纲课程大纲1. 叙述目前半导体工业的经济规模与工业基础。2. 说明IC结构，并且列出5个积体年代。3. 讨论晶圆及制造晶圆的5个主要阶段。4. 叙述与讨论晶圆制造的改进技术之3项重要趋势。5. 说明临界尺寸(CD)的定义，同时讨论Moores定律与未来晶圆发展的关系。6. 从发明晶体管开始到现今晶圆制造，讨论电子工业的发展历程。7. 讨论半导体工业中生涯发展的不同路线。 3微处理芯片微处理芯片微处理机芯片(Photo courtesy of Advanced Micro Devices) 微处理机芯片(Ph

2、oto courtesy of Intel Corporation) 4真空管真空管5半导体工业半导体工业产品应用产品应用基本设施基本设施消费者： 计算机 汽车 航空和宇宙航行空间 医学的 其他工业顾客服务 原始的设备制程印刷电路板工业工业协会(SIA, SEMI, NIST, etc.)生产工具实用品材料 & 化学度量衡学工具分析研究所技术能力学院 & 大学芯片制造者芯片制造者图 1.16第一个晶体管第一个晶体管 (由由Bell Labs研究制造研究制造) 图 1.37第一平面式晶体管第一平面式晶体管图 1.28集成电路集成电路 集成电路集成电路 (IC) 微芯片微芯片, 芯

3、片芯片 发明者发明者 积体电路的好处积体电路的好处 积体年代积体年代 从从 SSI 芯片到芯片到 ULSI 芯片芯片 1960 - 20009第一个集成电路第一个集成电路 (由由TI之之Jack所制造所制造) 10晶圆芯片的俯视图晶圆芯片的俯视图一个单一的集成电路，如晶粒、芯片和微芯片图 1.311半导体集成电路半导体集成电路表 1.1集成电路半导体工业的时间周期每个芯片组成数没有整合 (离散组成)1960年前1小尺寸整合 (SSI)1960年早期2 5中尺寸整合 (MSI)1960年到1970年早期50 5,000大尺寸整合 (LSI)1970年早期到1970年晚期5,000 100,000

4、非常大尺寸整合 (VLSI)1970年晚期到1980年晚期100,000 1,000,000超大尺寸整合 (ULSI)1990年至今1,000,00012ULSI 芯片芯片Photo courtesy of Intel Corporation, Pentium III13IC 制造制造 硅晶圆硅晶圆 晶圆晶圆 晶圆尺寸晶圆尺寸 组件与模层组件与模层 晶圆厂晶圆厂 IC制造的主要阶段制造的主要阶段 晶圆准备晶圆准备 晶圆制造晶圆制造 晶圆测试晶圆测试/分类分类 装配与封装装配与封装 最后测试最后测试 14芯片尺寸的发展芯片尺寸的发展200019921987198119751965 50 mm 1

5、00 mm 125 mm 150 mm 200 mm 300 mm图 1.415硅芯片的组件和膜层硅芯片的组件和膜层 图 1.516IC 制造的主要阶段制造的主要阶段1.晶圆准备晶圆准备包括结晶、长晶、圆柱化、切片和研磨。 4.装配和封装装配和封装沿切刻线切割晶圆，以分隔每个晶粒。 晶粒黏着于封装体内，并进行金属打线。 2.晶圆制造晶圆制造包括清洗、加层、图案化、蚀刻、掺杂。 3.测试分类测试分类包括探针、测试、分类晶圆上的每个晶粒。 5.最后测试最后测试确定IC通过电子和环境测试。 缺陷晶粒硅棒切片单晶硅切刻线单一晶粒装配封装17硅芯片的制备硅芯片的制备1.长晶2.单晶锭3.端点移除和直径研

6、磨4.主平面形成5.晶圆切片6. 边角磨光7. 研磨8. 晶圆蚀刻9. 抛光10. 晶圆检视 研浆 研磨台研磨头 多晶硅 晶种结晶加热 坩锅(注意：图1.7的名词于第4章解释。)图 1.718晶圆厂晶圆厂Photo courtesy of Advanced Micro Devices-Dresden, S. Doering19微芯片封装微芯片封装图 1.820半导体趋势半导体趋势 增加芯片特性增加芯片特性 临界尺寸临界尺寸 (CD) 每一芯片上的组件数目每一芯片上的组件数目 Moores 定律定律 功率消耗功率消耗 增加芯片的可靠度增加芯片的可靠度 降低芯片价钱降低芯片价钱 21临界尺寸临界尺