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1、 半导体制造技术 点砂成金的梦想实现 在很久很久以前 大河边上 我们的祖先有一个梦想 他们希望把石头变成值钱的黄金 但是他们一直没有实现他们的梦想 大河滚滚东流 岁月的车轮终于驶入20世纪 三个美国科学家 巴恩 肖特莱 也为这个梦想而苦苦追寻 最终他们找到了让一堆泥砂变成比黄金还贵重的东西的方法 下面我们将谈谈点石成金的半导体技术 什么是半导体 根据材料的导电性能的强弱 我们把材料分成三类 导体 半导体 绝缘体导体 电导率大于10 u 3 oum cm的材料 如铜 铝 银等绝缘体 电导率小于10 u 9 oum cm的材料 如玻璃 塑料等半导体 导电性能介于导体和绝缘体之间的材料 如硅 锗 硼
2、 碲 锑等 半导体材料的分类 元素半导体 如锗 硅 硒 硼 碲 锑等 现在说的半导体主要指硅 硅就是我们常见的泥沙 在地壳中 硅的含量仅次于氧 高于铝 化合物半导体 由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料 如砷化镓 磷化锢 锑化锢 碳化硅 硫化镉及镓砷硅等 无定形半导体材料 用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料 分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种 半导体材料的使用 在几百万年前 我们的祖先是用鹅卵石 十万年前 他们开始使用自制工具 五千年前 他们开始使用金属工具 五百年前 他们开始使用会爆炸的工具 如今 我们使用半导体工具 比如我们常用的电脑 电视 手机 甚至汽车都跟半导体有关 我们
3、使用半导体的历史 有人统计 一公斤 芯片 的价值远远大于一公斤 黄金 甚至 白金 半导体已经深深地改变了我们的生活 那我们是从何时开始使用半导体的呢 半导体的使用历史 我们使用的半导体实际上是超大规模集成电路 所谓的集成电路 集成电路简介 所谓集成电路 是指把某一单元电路用集成工艺制作在同一基片上 使之具有和单个分开的元器件所制作的电子线路同等或更好的功能 现有的集成电路 主要是将电阻 电容 二极管 三极管等元器件及其互连线集成制作在单个半导体硅片上的半导体集成电路 又称为芯片 技术上质的变化 集成电路技术 它不仅是对使用分立元件的电子产品进行微型化的技术 而且是使整个电子系统的设计 加工工艺
4、 封装等发生质的进步的新技术 它着眼于系统集成 大大提高了生产效率 降低了成本 保证了可靠性 最小加工尺寸从60年代的10微米 1微米 10 6米 降到1990年的1微米 集成度 即一定尺寸芯片上的晶体管数 不断提高 近些年来一直保持每3 4年翻两番的趋势 1995年 在实验室里已能做到在350mm2的硅片上集成5亿个元件 元件最小尺寸0 25微米 生产上己能在150mm2成3000万个元件 元件最小尺寸达到0 5微米 集成电路技术的分类 集成电路技术总的可以分为 设计 和 制造 两大部分设计是指半导体芯片的设计技术 以开发新的功能或使最终产品获得优良的性能价格比 现在一般采用计算机辅助设计制
5、造 这是我们要重点介绍的 半导体工艺 三超 技术 一 超净技术 即要求严格控制工作环境中的尘埃 做到无污染生产 目前的尘埃颗粒直径已能控制在0 1微米也就是常说的超净厂房 进入厂房要穿超净服 经过三个吸尘门 厂房内 0 25工艺下 在0 1微米的尘埃不能超过100级 就是在1立方米空气中 直径大于0 1微米的尘埃不能超过100个 现在的要求是1级 二是超高纯度技术 要求制造过程中所用的材料 气体和试剂等必须是超纯的 目前已能控制的有害杂质含量可达到ppb 十亿分之一 以下芯片内部之间的线很细 芯片很薄 很容易被损坏 芯片不能 REWORK 三是超微细加工技术 通常把最小线宽为微米级或亚微米级的加工技术统称为微细加工技术 主要包括晶体生长和薄层生成技术 微细图形加工技术 精密控制掺杂技术等 决定集成电路集成度的主要因素是这些技术水平所决定的基片材料拉制的直径大小和每个元件具有的微小尺寸 被郁闷了这么久 也该看看是怎样加工的了 半导体的制造工艺 芯片的加工流程 总结 1 半导体材料及分类 2 集成电路技术 3 半导体的使用历史4 半导体的加工工艺
