清除光 刻胶
再次浇 上光刻 胶
离子注 入
清除光 刻胶
晶体管 就绪
电镀
铜离子沉 积形成铜 层
抛光去除 多余铜层
处理结束 的多个晶 体管组合
• 集成电路制造工艺分类
MOS型 PMOS型 NMOS型 CMOS型
双极型 饱和型 非饱和型
BiMOS
TTL
I2T
ECL/CM L
• 芯片封装方式介绍（部分）
• 三种导电性不同的材料的比较
金属的价带与导带之间没有距离，因此电子（红色实心 圆圈）可以自由移动。 绝缘体的能隙宽度最大，电子难以从价带跃迁到导带。 半导体的能隙在两者之间，电子较容易跃迁至导带中。
• 市场规模
2015年世界IC的应用（3105亿元） 资料来源：IC Insights
消费电 子, 12.20%
半导体材料生产总值很大， 应用领域非常广泛。
计算机, 35.20%
汽车电子, 7.90%
工业/医疗, 5.90% 政府/军用, 0.70%
半导体材料的发展使国民经 济和科技等领域出现了巨大 的进步，改变了我们的生活。
通信, 38.10%
计算机
通信
政府/军用
工业/医疗
半导体材料结构： 三维材料—薄膜—量子线、量子点
基于量子力学原理的新一代半导体微电子器件，将彻底改变人 类经济生活方式。
谢谢！
构装制程：利用塑料和陶瓷包装晶粒以成积体电路 目的：是为了制造出所生产的电路的保护层，避免电路受 到机械性刮伤或是高温破坏。
• 晶圆前处理流程
脱氧后的 沙子（包 含25%的 硅元素）
硅熔炼制 硅锭
单晶体硅
硅锭切割
未处理的 晶圆
旋转浇注 光刻胶
UV曝光
50-200 纳米尺寸 的晶体管
溶解光刻 胶
蚀刻
DIP（双列插件）
SIP（单列插件）

MELF（金属电极表面连接）
QFP/FQFP(扁平 组件）
PGA（插针网格 阵列式）
5.半导体的发展趋势
• 半导体的发展历程
第一代半导体
• 元素半导体，以硅基 半导体为代表，是微 型计算机和计算机产 业发展壮大的关键。
第二代半导体
• 化合物半导体，以砷 化镓和磷化铟为代 表，砷化镓和磷化铟 半导体激光器成为光 通信系统中的关键元 器件.，
• IC • LSI • VLSI（超大 LSI）
按所处理信号 分 • 模拟 • 数字 • 模拟数字混 成及功能
• 半导体产业分类
设计 集成电路 业 集成电路 光伏 半导体产 业 材料 测试 分立器件
制造
封装
外延片
芯片 半导体LED 封装 应用
• 半导体产业特点
技术密 集
资金密 集、规 模经济 知识密 集
• 光电导特性
光电导现象：半导体导电能力随光照而发生变化。例如：半导体硒，它的电阻 值有随光强的增加而急剧减小的现象。
光敏电阻。用 途：光控开 关、自动控制
• 光生伏特效应
光生伏特：光照在PN结上，产生电子-空穴对，在内建电场作用下，产生光生 电势。可用于太阳能电池的制造。
太阳能电池及原理
第三代半导体
• 化合物半导体，以氮 化镓为代表的第三代 半导体材料，由此类 物质制成的半导体激 光器将在光显示、光 存储、光照明等领域 有广阔的应用前景
硅质圆晶
GaAs半导体激光器
汽车防撞雷达系统
• 半导体的发展方向
半导体材料体系： 硅基材料作为微电子器件的基础在21世纪中叶之前不会改变； 化合物半导体在光电子器件，光电集成等领域作用会越来越大。
半导体的学习总结
郑斌 2016.8
目录
1. 半导体材料 2. 半导体特性及应用 3. 半导体及其产业分类 4. 集成电路工艺流程 5. 半导体的发展趋势
1.半导体材料
• 定义
根据物体导电能力的不同， 来划分导体、绝缘体和半导 体。 导体：ρ<10-4 Ω .cm 绝缘体： ρ>109Ω .cm 半导体：导电性能介于导 体和绝缘体之间。
• 整流特性
整流：半导体电阻率与所加电场方向有关。 硅单晶材料和晶体管的发明，硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命。
晶体二极管
三极管
大规模集成电路
信息时代
3.半导体及其产业分类
• 半导体的分类
按制造技术分
• 集成电路器 件 • 分立器件 • 光电半导体 • 逻辑IC • 模拟IC
按规模分
• 半导体材料的分类
按化学成分可分为
元素半导体 Si Ge Se 无机半导体材料
GaAs
InSb
半导体
化合物半导体 SiC 有机物 InGaAs 有机半导体材料 聚合物 给体-受体络合物
• 主要的半导体材料（部分）
单晶硅 多晶硅
半导体硅材料
GaAs和InP单晶 材料 硅外延片 其他 金刚石 半导体材料 碳化硅 宽带隙半导体材 料 立方氮化硼 低维半导体材料
其他
半导体超晶格、 量子阱材料
2.半导体特性及应用
• 掺杂特性
掺入微量的杂质能显著地改变半导体的导电能力。杂质含量改变能引起载流子 浓度变化，实现半导体导电性能的可控性。
制成P型或N型半导体
• 温度特性
半导体的导电能力随温度升高而迅速增加，不同于金属的正的电阻温度系数。
热敏电阻。用途： 电子线路元件的温 度补偿或专用检测 元件
汽车电子
消费电子
• 半导体材料的分类
按纯度可分为 半导体
杂质半导体 本征半导体
N型半导体
P型半导体
本征半导体：纯净的单晶半导体。常温下 其电阻率很高，是电的不良导体。 杂质半导体:掺入杂质的本征半导体。由 于杂质原子提供导电载流子，使材料的电 阻率大为降低。 杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导 体，靠价带空穴导电的称P型半导体。
高风险 高回报
4.集成电路工艺流程
• 集成电路产业流程图
设计
市场
制造
成品 测试
封装
• 集成电路制造流程
晶圆处理制程 前段
晶圆处理基本步 骤：
离子植 入 晶圆清 洗 氧化及 沉积
晶圆针测制程
制程 构装制程
后端
测试制程
蚀刻
微影
晶圆处理制程：主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元 件。
晶圆针测制程：使用针测仪器测试晶圆处理制程后晶圆上形 成的一格格的晶粒的电气特性，将不合格的的晶粒标上记号 的过程。