文档介绍：芯片制造半导体工艺实用教程
参考书:半导体制造技术韩郑生等译
Semiconductor Manufacturing Technolgy
[美] Micheal Quirk Julian Serda 著
第一章半导体产业介绍
概述
微电子从40年代末的第一只晶体管(Ge合金管)问世,50年代中期出现了硅平面工艺,此工艺不仅成为硅晶体管的基本制造工艺,也使得将多个分立晶体管制造在同在一硅片上的集成电路成为可能,随着制造工艺水平的不断成熟, 使微电子从单只晶体管发展到今天的ULSI。
回顾发展历史,微电子技术的发展不外乎包括两个方面:制造工艺和电路设计,而这两个又是相互相成,互相促进,共同发展。
半导体工业的诞生
电信号处理工业始于上个世纪初的真空管,真空管使得收音机、电视机和其他电子产品成为可能。它也是世界上第一台计算机的大脑。
真空管的缺点是体积大、功耗大,寿命短。当时这些问题成为许多科学家寻找真空管替代品的动力,这个努力在1947年
12月23日得以实现。也
就是第一只Ge合金管的
诞生。如图所示。
固态器件
故态器件不仅是指晶体管,还包括电阻器和电容器。
Ge合金管的缺点是工作温度低,电性能差。
50年代随着硅平面制造工艺的出现,很快就出现了用硅材料制造的晶体管。
由于硅材料的制造温度(熔点温度1415℃)和硅晶体管的工作温度都优于锗(熔点温度937℃) ,加之SiO2的天然生成使得硅晶体管很快取代了Ge晶体管。
集成电路
最早的集成电路仅是几个晶体管、二极管、电容器、电阻器组成,而且是在锗材料上实现的,是由德州仪器公司的杰克·基尔比发明的。如图所示。右图是用平面技术制造的晶体管
工艺和产品趋势
从以开始,半导体工业就呈现出在新工艺和器件结构设计上的持续发展。工艺的改进是指以更小尺寸来制造器件和电路,并使之具有更高的密度,更多的数量和更高的可靠性。
尺寸和数量是IC发展的两个共同目标。
芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸,将此定义为制造复杂性水平的标准。
通常用微米来表示。一微米为1/10000厘米。
Gordon Moore在1964年预言IC的密度每隔18~24个月将翻一番,------摩尔定律。
特征尺寸的减小和电路密度的提高产生的结果是:
信号传输距离的缩短和电路速度的提高,芯片或电路功耗更小。
半导体工业的构成
半导体工业包括材料供应、电路设计、芯片制造和半导体工业设备及化学品供应五大块。
目前有三类企业:一种是集设计、制造、封装和市场销售为一体的公司;另一类是做设计和销售的公司,他们是从芯片生产厂家购买芯片;还有一种是芯片生产工厂,他们可以为顾客生产多种类型的芯片。
器件制造
半导体器件制造分4个不同阶段: