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1、Semiconductor Materials & Basic Principle of IC Planar Processing 半导体材料 和 集成电路平面工艺基础,References：(Materials),3. 材料科学与技术丛书半导体工艺， K. A. 杰克逊 等 主编， （科学出版社，1999） Processing of Semiconductors, By Kenneth A. Jackson and Wolfgang Schrter, (Wiley-VCH, 1996); Ch1,Ch2,4. 半导体器件的材料物理学基础，陈治明 等，科技版，1999,5. 微电子技术工程材
2、料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工业出版社， 2004）,1. Silicon Processing，By Stanley Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）; Ch1, Ch2,2. Silicon VLSI TechnologyFundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000) ; Ch3,References：(Processing),3. Silicon Processing，By Stanle
3、y Wolf and Richard N. Tauber， （Lattice Press，2000）,4. ULSI Technology，By G. Y. Chang and Simon. M. Sze， （MiGraw Hill，1996）,5. 半导体制造技术，Michael Quirk, Julian Serda （科学出版社，1999） Semiconductor Manufacturing Technology, (Prentice Hall, 2001),6. 微电子技术工程材料、工艺与测试，刘玉岭 等，（电子工业出版社， 2004）,1. The Science and Eng
4、ineering of Microelectronic Fabrication, By Stephen A. Campbell, (Oxford, 2nd Edition, 2001),2. Silicon VLSI TechnologyFundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000),主要教学内容： 第一篇(Overview &Materials) 第一章： IC平面工艺及发展概述 第二章：半导体材料的基本性质 第三章：Si单晶的生长与加工 第四章：几种化合物半
5、导体的材料生长与加工 小结: 材料 器件 工艺,第二篇(Unit Process) 第一章：IC制造中的超净和硅片清洁技术 第一单元：热处理和局域掺杂技术 第二章：扩散掺杂技术(Ch3) 第三章：热氧化技术(Ch4) 第四章：离子注入技术(Ch5) 第五章：快速热处理技术(Ch6) 第二单元：图形加工技术 第六章：图形转移技术（光刻技术）(Ch79) 第七章：图形刻蚀技术(Ch10),第三单元：薄膜技术 第八章：薄膜物理淀积技术(Ch12) 第九章：薄膜化学汽相淀积（CVD）技术(Ch13) 第十章：晶体外延生长技术(Ch14) 第四单元：集成技术简介 第十一章：基本技术(Ch15) 第十二章
6、：几种IC工艺流程(Ch16) 第十三章：质量控制简介,第一章：IC平面工艺及发展概述 集成电路芯片？,集成电路芯片？,集成电路芯片？,集成电路芯片？,第一章：IC平面工艺及发展概述 1、集成电路的基本单元（有源元件） 二极管： 按结构和工艺： 金/半接触二极管：肖特基二极管、（点接触二极管） 面结型二极管：合金结二极管、扩散结二极管、 生长结二极管、异质结二极管、等 按功能和机理： 振荡、放大类：耿氏二极管、雪崩二极管、变容二极管、等 信号控制类：混频二极管、开关二极管、隧道开关二极管、 检波二极管、稳压二极管、阶跃二极管、等 光电类：发光二极管(LED)（半导体激光器）、 光电二极管（探测
7、器）,晶体管： 双极型晶体管：（NPN、PNP） 合金管、合金扩散管、台面管、外延台面管、 平面管、外延平面管等 场效应晶体管：（P沟、N沟；增强型、耗尽型） MOS场效应晶体管（MOSFET）、 结型场效应晶体管（JFET）、 肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）,2、集成电路的分类： 按功能： 数字集成电路、模拟集成电路、微波集成电路、 射频集成电路、其它； 按工艺： 半导体集成电路（双极型、MOS型、BiCMOS）、 薄/厚膜集成电路、混合集成电路 按有源器件： 双极型、MOS型、BiCMOS、光电集成电路、 CCD集成电路、传感器/换能器集成电路 按集成规模： 小规模（SSI）、中规模
8、（MSI）、 大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、 甚大规模（ULSI）、巨大规模（GLSI）,3、基本工艺流程举例 几种二极管的基本结构 合金 平面 生长（异质） 台面 Schottky 几种晶体管的基本结构 合金 生长（异质） 平面1 平面2 MOS,1）、简单的Bipolar IC 结构,2）、Si双极npn晶体管芯片的工艺流程,1、衬底制备，2、外延生长， 3、一次氧化，4、一次光刻， 5、基区扩散，6、二次氧化， 7、二次光刻，8、发射区扩散， 9、三次氧化，10、三次光刻， 11、金属镀膜，12、反刻金属膜 13、背面镀膜，14、合金化,一次光刻（基区）、二次光刻（发射区）、三
9、次光刻（引线孔）、四次光刻（反刻引线） （负性光刻胶）,氧化台阶、套刻,电容： MOS PN Junction,电阻：,元器件的平面结构,Vin,Vout,VDD,Ground,DRAM,3）IC的基本制造环节 晶片加工 外延生长 介质膜生长 图形加工 局域掺杂 金属合金 封装、测试,材料厂,Foundry,封装厂,4、发展(历史和现状) 出现，IC、 LSI、 VLSI和ULSI，规律，特征尺寸，工业化方式和SoC趋势 MEMS、OEIC、MOMES “生物芯片”,Kilby Texas Instrum. (TI) 1959 Feb. Ge mesa transistors Patent N
10、o. 3138743,出现,Noyce Fairchild 1959 July Si planar IC 2981877,沟道长度0.13m,特征尺寸, 15 inch, 2 cm2,Chip,Wafer,=300mm MEMC Electronic Materials,38,摩尔定理：由Intel创始人之一的Moore提出的，被人认为可以获得诺贝尔经济学奖的定理,一块芯片上的晶体管数目大约每隔12个月翻一番（1964年）（1975年修订为18个月） 实现途径：晶体管尺寸减小；芯片尺寸增大；,Moores Low,Moores Low,World Semiconductor Trade Sys
11、tem,From: www.wsts.org,SoC System on Chip 芯片系统集成,MEMS Micro-Electronic Mechanic System 微电子机械系统,OEICOptoelectronic Integrated Circuit 光电子集成系统,MOMES,1）、微电子机械系统（MEMS） 微电子技术与精密机械技术相结合，将微型传感器（力、热、光、电、磁、声）、微型执行器（如：机械）、信号处理与控制电路、接口电路、通信系统以及电源集成一体。 目前主要用硅材料和介质膜通过光刻技术实现,厚：2030m 直径：4mm 转速：200rpm,物理要点：振动的质量块电容
12、极板在非惯性系统中受到科氏力的作用，质量块移动而引起电容的变化。,Lab on Chip,2）、光电子集成芯片 以微电子加工技术为基础，将激光器、光调制器、光开关等等光子器件通过光波导的互连而优化集成在一个芯片上，实现各种系统功能。 硅基材料、光学晶体、光学薄膜,激光多普勒速度仪（LiNbO3）,3）、DNA芯片* 基本思想是通过施加电场等措施，使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性。 制作高密度的特定的探针阵列性芯片进行基因识别和分析 “生物成分分析芯片” LoS（Lab on System）,5、微电子技术的发展趋势 1）集成电路： 超大（单元数、芯片面积）超微（关键尺寸） 多功能、高性
13、能（快速、低功耗、抗干扰）、 SoC（System on Chip） 低成本 高可靠性 2）工艺技术： 大直径材料（8”、12”、15”、。） 光刻极限 (0.350.13、90nm40nm、25nm?） 新结构器件（应变硅、纳电子技术、高k介质。） 超纯环境和材料（半导体材料、介质材料、试剂）、新测试和封装技术 单项技术（压印光刻技术等,3）新领域： MEMS：多样化、小型化、与控制电路集成 纳电子：量子线/点微结构、集成化、工作温度 新材料电子器件：有机分子电路、自旋器件 光子晶体：短波长、局域生长、三维材料、 参数可控 硅光子学：（硅光电集成系统） 特征尺寸减小、芯片和晶圆尺寸增大、缺陷密度减小、 内部连线水平提高、芯片成本降低,学习该课程应注意认识到工艺中： 1、基础知识应用上的综合性 2、技术面上的综合性 3、与器件（电路）的紧密相关性 4、与可靠性、性价比的关系 始终要问的问题： 机理是什么？如何测量？与同类工艺的的比较？与前后工艺是否兼容？是否影响器件的可靠性？综合成本如何？,
