半导体制程技术导论Chapter 1导论

1、Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,1,半導體製程技術導論 Chapter 1 導論,Hong Xiao, Ph. D. hxiao89,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,Hong Xiao, Ph. D.,2,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,主題,簡介 積體電路元件和設計 半導體製程 未來的走向,Hong Xiao, Ph. D.,3,www2.au

2、stin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,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,Hong Xiao, Ph. D.,4,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,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,Hong Xiao, Ph. D.,5,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm

3、,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,6,約翰巴定，威廉肖克萊 和 華特布萊登 照片提供: Lucent Technologies Inc.,第一個電晶體的發明者,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,7,1958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,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,8,1961年費爾查德攝影機公司在矽晶圓上

4、製出的第一個積體電路,照片提供: Fairchild Semiconductor International,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,9,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,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,10,摩爾定律(英特爾版本),Transistors,10K,1

5、00K,1M,10M,1975,1980,1985,1990,1995,4040,8080,8086,80286,80386,80486,Pentium,Pentium III,1K,2000,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,11,IC 的尺度- 積體電路晶片的積體化層級,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,12,整體的半導體工業道路圖,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Bo

6、ok.htm,13,晶片尺寸與晶圓尺寸的相對性展示,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,晶片或晶粒,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,14,1997年NEC 製造最小的電晶體,超淺接面,下匣極,上匣極,源極,汲極,介電質,n,+,n,+,P型晶片,小於0.014 微米 匣極的寬度,照片提供: NEC Corporation,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,15,IC 幾何上的限制,原子的大小,IC 元

7、件的限制,原子大小： 數個埃( ) 形成一個元件需要一些原子 一般最後的限制在100 或 0.01 微米 大概30 個矽原子,Hong Xiao, Ph. D.,16,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,17,IC 設計: 第一顆IC,照片提供: 德州儀器,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,18,IC 設計: CMOS 反相器,第一層金屬, AlCu,P型壘晶層

8、i,P型晶源,N型井區,P型井區,PMD,p,+,p,+,n,+,n,+,W,第一層 金屬,Contact,P型井區,N型井區,多晶矽匣極和局部連線,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,淺溝絕緣槽(STI),Vss,Vdd,NMOS,PMOS,Vin,Vout,STI,(a),(b),(c),Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,19,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,CMOS反相器的佈局圖和光罩,Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm,20,石英基板,鉻金屬圖案,薄膠膜,相位移塗佈物,相位移光罩展示圖 (光罩/倍縮光罩),Hong Xiao, Ph. D.,www2.austin.cc.tx.us/H