• 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。
1.5 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。
1.1 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
（元件 / 芯片）
年
水平
缩写 SSI MSI LSI VLSI ULSI
单位芯片内的器件数 2 ~ 50 50 ~ 5000 5000 ~100 000 100 000 ~ 1 000 000 > 1 000 000
小规模集成电路 中规模集成电路 大规模集成电路 特大规模集成电路 超大规模集成电路
诞生。如图所示。
1.2 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。
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。
每个电路 进行电 测试
良品
1.3 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
坪区 -V 输出
+V
1.4 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。
1.6 器件制造
• 半导体器件制造分4个不同阶段： 1.材料准备 2.晶体生长与晶圆准备 3.芯片制造 4.封装
材料 准备
晶体生长 与晶圆准备
晶圆 制造
封装
第一步 材料准备
第二步晶体生长与晶圆准备
第三步 芯片制造
制造 电性测试 （芯片分捡）
第四步 封装
封装 良品芯片 被封装 并测试
在晶圆 上制造 单个 电路