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1、“微电子工艺微电子工艺”简介简介电子科技大学微固学院电子科技大学微固学院 邓小川邓小川1课程总体介绍课程总体介绍 一、课程性质和任务：一、课程性质和任务：p“微电子工艺微电子工艺”这门课程是电子科学与技这门课程是电子科学与技术专业（微电子技术方向）的专业选修课；术专业（微电子技术方向）的专业选修课；p对微电子器件和集成电路制造工艺及原理对微电子器件和集成电路制造工艺及原理有一个比较完整和系统的概念及认识；有一个比较完整和系统的概念及认识；p先修课程：半导体物理，普通物理，集成先修课程：半导体物理，普通物理，集成电路设计。电路设计。 2课程总体介绍课程总体介绍二、教学内容和要求二、教学内容和要求
2、l理论教学（理论教学（32学时）；学时）；系统学习硅集成电路平面工艺，包括硅片制备、系统学习硅集成电路平面工艺，包括硅片制备、氧化、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、金属化、化学氧化、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、金属化、化学机械平坦化等各工艺的基本原理和方法。机械平坦化等各工艺的基本原理和方法。l实验教学（实验教学（16学时）学时）熟悉基本的半导体工艺（清洗、氧化以及光刻）；熟悉基本的半导体工艺（清洗、氧化以及光刻）；晶体管器件参数测试方法；版图晶体管器件参数测试方法；版图EDA工具工具L-Edit的使的使用。用。3三、课时分配三、课时分配课程总体介绍课程总体介绍内内 容容讲课讲课内内 容容讲课讲课
3、第第1章：导论章：导论/半导体产业介绍半导体产业介绍2第第1315章：光刻章：光刻7第第4章：硅和硅片制备章：硅和硅片制备1第第16章：刻蚀章：刻蚀3第第9章：集成电路制造工艺概况章：集成电路制造工艺概况3第第17章：离子注入章：离子注入/扩散扩散3第第10章：氧化章：氧化2第第18章：化学机械平坦化章：化学机械平坦化2第第11章：淀积章：淀积3第第20章：装配与封装章：装配与封装3第第12章：金属化章：金属化3其他内容其他内容自学自学合计（学时）合计（学时）324第一章第一章 导论导论半导体产业介绍半导体产业介绍微固学院微固学院 邓小川邓小川51.1 引引 言言本章主要内容：本章主要内容：p
4、集成电路产业的地位集成电路产业的地位p集成电路发展历程和趋势集成电路发展历程和趋势本章知识要点：本章知识要点：l掌握关键尺寸和掌握关键尺寸和Moore定律的定义及意义；定律的定义及意义；l了解集成电路制造发展的主要趋势；了解集成电路制造发展的主要趋势；l知道集成电路的分类。知道集成电路的分类。61.1 引引 言言l 半导体（半导体（Semiconductor）；）；第一代半导体：第一代半导体：Si、Ge等；第二代半导体：等；第二代半导体：GaAs、InP等；第三代半导体：等；第三代半导体：SiC、GaN等。等。l 微电子学（微电子学（Microelectronics）；）；l 集成电路（集成电
5、路（IC，Integrated Circuit）。）。概概 念念71.1 引引 言言微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路及系统的电子学分支。成的微小型化电路及系统的电子学分支。p微电子学：微电子学：Microelectronics微型电子学微型电子学核心：核心：集成电路。集成电路。电电子子学学微电子学微电子学81.1 引引 言言通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成集成
6、”在一块半导体单晶片（如在一块半导体单晶片（如Si、GaAs）上，封装）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。 集成电路：集成电路：IC，Integrated Circuit封装后的封装后的集成电路集成电路9背景：背景： 机械技术的产品向电子技术变机械技术的产品向电子技术变化的技术革命。化的技术革命。半导体产业是这场技术革命的中心。半导体产业是这场技术革命的中心。微电子科学技术的战略地位微电子科学技术的战略地位信息社会发展的基石，实现社会信息化的网络及其信息社会发展的基石，实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和关键部件不管是各种计算机和
7、/或通讯终端，它们的基础或通讯终端，它们的基础都是微电子。都是微电子。1.1 引引 言言10半导体产业对信息社会的重要性半导体产业对信息社会的重要性INTERNET基础设施基础设施u各种各样的网络：电缆、光纤各种各样的网络：电缆、光纤(光电子光电子)、无线、无线 .u路由和交换技术：路由器、交换机、防火墙、网关路由和交换技术：路由器、交换机、防火墙、网关 .u终端设备：终端设备：PC、NetPC、WebTV .u网络基础软件：网络基础软件：TCP/IP、DNS、LDAP、DCE .INTERNET服务服务u信息服务信息服务: 极其大量的各种信息极其大量的各种信息u交易服务交易服务: 高可靠、高
8、保密高可靠、高保密 .u计算服务计算服务: “网络就是计算机网络就是计算机 !”，“计算机成了网络的外计算机成了网络的外部设备部设备 !”1.1 引引 言言11半导体产业的战略重要性半导体产业的战略重要性2020年世界最大的年世界最大的30个市场领域：其中与个市场领域：其中与微电子相关的微电子相关的22个市场：个市场：5万亿美元（万亿美元（Nikkei Business 1999）1.1 引引 言言12产品应用产品应用基础设施基础设施客户：客户：计算机计算机汽车汽车航天航天医疗医疗其它工业其它工业客户服务客户服务原创设备制造商原创设备制造商印刷电路板业印刷电路板业工业标准工业标准 (SIA,
9、SEMI, NIST, etc.) 生产工具生产工具设施设施材料和化学品材料和化学品计量工具计量工具分析实验室分析实验室技术人员技术人员院校院校芯片制造商芯片制造商1.1 引引 言言131.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程14CPUROM1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程Wafer硅片硅片晶圆晶圆15第一台通用电第一台通用电子计算机：子计算机：ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）1946年年2月月14日日Moore School，Univ. of Pennsylvania19,000个真空个真空管组成管组成
10、大小：长大小：长24m，宽宽6m，高高2.5m速度：速度：5000次次/sec；重量：重量：50吨；吨；功率：功率：140KW；平均无故障运行时间：平均无故障运行时间：7min1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程16真空管真空管缺点：体积大，可靠性差，耗能缺点：体积大，可靠性差，耗能1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程171947年年12月月23日第一个晶体管，日第一个晶体管，NPN Ge晶体管。晶体管。W. Schokley， J. Bardeen，W. Brattain晶体管的剖面图晶体管的剖面图获得获得获得获得19561956年年年年NobelNobel物理奖物理奖物理奖
11、物理奖晶体管的剖面图晶体管的剖面图1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程特点：体特点：体积小，无积小，无真空，可真空，可靠，重量靠，重量轻等。轻等。18肖克莱肖克莱肖克莱肖克莱( William Shockley)( William Shockley)巴丁巴丁巴丁巴丁(John (John BardeenBardeen) )布拉顿布拉顿布拉顿布拉顿(Walter (Walter BrattainBrattain) )1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程191958年第一块集成电路：年第一块集成电路：TI公司的公司的Kilby，12个器件（两个晶体管、个器件（两个晶体管、两个电容和
12、八个电阻），两个电容和八个电阻），Ge晶片晶片获得获得2000年年Nobel物理奖物理奖Ti公司公司Jack Kilby（杰克（杰克.基尔比）基尔比）1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程20Robert Noyce (罗伯特罗伯特.诺依斯诺依斯)1959年年 美国仙童美国仙童/飞兆公司（飞兆公司（ Fairchild Semiconductor ）的的R.Noicy（罗伯特（罗伯特.诺依斯）开发出用于诺依斯）开发出用于IC的的Si平面工艺技平面工艺技术，从而推动了术，从而推动了IC制造业的大发展。制造业的大发展。 1960年仙童公司制造的年仙童公司制造的IC 1.2 半导体产业发展历程
13、半导体产业发展历程21半导体产业发展史上的几个里程碑半导体产业发展史上的几个里程碑v1962年年Wanlass、C. T. Sah CMOS技术技术 现在集成电路产业中占现在集成电路产业中占95%以上。以上。v1967年年Kahng、S. Sze 非挥发存储器非挥发存储器v1968年年Dennard（登纳德）（登纳德） 单晶体管单晶体管DRAMv1971年年Intel公司微处理器公司微处理器计算机的心脏计算机的心脏第一个微处理器第一个微处理器4004。4004规格为规格为1/8英寸英寸 x 1/16英寸，英寸，仅包含仅包含2000多个晶体管，采用英特尔多个晶体管，采用英特尔10微米微米PMOS
14、技技术生产。术生产。1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程22u 器件结构类型器件结构类型 MOS，Bipolar，BiCMOSu 集成电路规模集成电路规模 SSI，MSI，LSI，VLSI，ULSI，GSIu 电路形式电路形式 Digital IC，Analog IC，Digital - Analog ICu 应用领域应用领域p集成电路的分类集成电路的分类1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程23划分集成电路规模的标准划分集成电路规模的标准数字集成电路数字集成电路类类 别别MOS IC双极双极IC模拟集成电路模拟集成电路SSI10210030MSI1021031005003010
15、0LSI1031055002000100300VLSI1051072000300ULSI107109GSI109p按集成电路规模分类按集成电路规模分类1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程24按集成度划分：每块集成电路芯片中包含的元器件数目按集成度划分：每块集成电路芯片中包含的元器件数目v小规模集成电路小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)v中规模集成电路中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)v大规模集成电路大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)v超大规模集成电路超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)v甚大规
16、模集成电路甚大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)p集成电路发展的五个时代集成电路发展的五个时代1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程25Intel, Pentium III45nm CPU, AMD1.2 半导体产业发展历程半导体产业发展历程261.3 芯片制造厂概况芯片制造厂概况272000年年1992年年1987年年1981年年1975年年1965 年年 50mm 100mm 125mm 150mm 200mm 300mm 450mm 2吋吋 4吋吋 5吋吋 6吋吋 8吋吋 12吋吋 18吋吋2008年年1.3 芯片制造厂概况芯片制造厂概况硅片尺寸（硅
17、片尺寸（ Wafer Size）的发展的发展28硅芯片的器件和层硅芯片的器件和层Devices and Layers from a Silicon ChipSilicon substratedrain硅衬底硅衬底Silicon substrate顶部保护层顶部保护层Top protective layer金属层金属层Metal layer绝缘层绝缘层Insulation layers凹进导电层凹进导电层Recessed conductive layer导电层导电层Conductive layer1.3 芯片制造厂概况芯片制造厂概况29p 集成电路制造步骤（集成电路制造步骤（5个阶段）个阶段）
18、硅片制备（硅片制备（Wafer preparation） 硅片制造（硅片制造（Wafer fabrication） 硅片测试硅片测试/拣选（拣选（Wafer test/sort） 装配与封装（装配与封装（Assembly and packaging） 终测（终测（Final test） 1.3 芯片制造厂概况芯片制造厂概况30Defective die1.2.3.Scribe lineA single dieAssemblyPackaging4.5.Wafers sliced from ingotSingle crystal silicon本课程主要学习第本课程主要学习第2和第和第3阶段阶段1
19、.3 芯片制造厂概况主要阶段芯片制造厂概况主要阶段1、硅片制备：晶体生长，滚圆、切片、抛光。、硅片制备：晶体生长，滚圆、切片、抛光。 2、硅片制造：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂。、硅片制造：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂。 3、硅片测试、硅片测试/拣选：测试、拣选每个芯片。拣选：测试、拣选每个芯片。4、装配与封装：沿着划片槽切割成芯片、压焊和包封。、装配与封装：沿着划片槽切割成芯片、压焊和包封。5、终测：电学和环境测试。、终测：电学和环境测试。311.Crystal Growth2. 单晶生长单晶生长2.Single Crystal Ingot 单晶硅锭单晶硅锭3.Crystal Trimmin
20、g and Diameter Grind 单晶去头和单晶去头和径向研磨径向研磨4.Flat Grinding5. 定位边研磨定位边研磨5.Wafer Slicing6. 硅片切割硅片切割 6. Edge Rounding 倒角倒角 7. Lapping 粘片粘片 8. Wafer Etching 硅片刻蚀硅片刻蚀 9. Polishing 抛光抛光10.Wafer Inspection11. 硅片检查硅片检查SlurryPolishing tablePolishing headPolysiliconSeed crystalHeaterCrucible1.3 芯片制造厂概况硅片制备芯片制造厂概况
21、硅片制备32前部工序的主要工艺前部工序的主要工艺 晶圆处理制程（晶圆处理制程（Wafer Fabrication） 1. 图形转换图形转换：将设计在掩膜版：将设计在掩膜版(类似于照相类似于照相底片底片)上的图形转移到半导体单晶片上上的图形转移到半导体单晶片上 2. 掺杂掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等 3. 制膜制膜：制作各种材料的薄膜。：制作各种材料的薄膜。1.3 芯片制造厂概况硅片制造芯片制造厂概况硅片制造331.3 芯片制造厂概况硅片制造芯片制造厂概况硅片制造CMOS工艺工艺流程流程中
22、的中的主要主要制造制造步骤步骤Oxidation(Field oxide)Silicon substrateSilicon dioxideSilicon dioxideoxygenPhotoresistDevelopoxideoxidePhotoresistCoatingphotoresistphotoresistMask-WaferAlignment and ExposureMaskUV lightExposed PhotoresistexposedexposedphotoresistphotoresistGGSDActive Regionstop nitridetop nitrideSDG
23、Gsilicon nitridesilicon nitrideNitrideDepositionContact holesSDGGContactEtchIon ImplantationresistresistresistoxoxDGScanning ion beamSMetal Deposition and EtchdrainSDGGMetal contacts PolysiliconDepositionpolysiliconpolysiliconSilane gasDopant gasOxidation(Gate oxide)gate oxidegate oxideoxygenPhotore
24、sistStripoxideoxideRF PowerRF PowerIonized oxygen gasOxideEtchphotoresistphotoresistoxideoxideRF PowerRF Power Ionized CF4 gasPolysiliconMask and EtchRF PowerRF PoweroxideoxideoxideIonized CCl4 gaspolypoly gate gateRF PowerRF Power341.3 芯片制造厂概况芯片制造厂芯片制造厂概况芯片制造厂35芯片测试芯片测试/拣选拣选 第一次测试：在首次金属刻蚀完进行。第一次测试：
25、在首次金属刻蚀完进行。此次测试特定器件的特定电学参数；此次测试特定器件的特定电学参数； 第二次测试：在芯片制造的最后一步工艺后进行；第二次测试：在芯片制造的最后一步工艺后进行； 硅片通过测试拣选后要进行背部减薄。这使得划片更容易，更硅片通过测试拣选后要进行背部减薄。这使得划片更容易，更利于散热。利于散热。1.3 芯片制造厂概况测试芯片制造厂概况测试/拣选拣选36 三、后部封装三、后部封装 （在另外厂房）（在另外厂房）（1）背面减薄）背面减薄（2）划片、掰片）划片、掰片（3）粘片）粘片（4）压焊：金丝球焊）压焊：金丝球焊（5）切筋）切筋（6）整形）整形（7）封装）封装（8）沾锡：保证管脚的电学接
26、触）沾锡：保证管脚的电学接触（9）老化）老化（10）成测）成测（11）打字、包装）打字、包装芯芯片片切切割割与与封封装装芯片封装形式芯片封装形式1.3 芯片制造厂概况装配与封装芯片制造厂概况装配与封装371.3 芯片制造厂概况终测芯片制造厂概况终测封装后芯片封装后芯片功能的测试功能的测试成都成都的封的封装测装测试厂试厂Intel（成都）集成电路封装测试厂（成都）集成电路封装测试厂 SMIC（成都）集成电路封装测试厂（成都）集成电路封装测试厂宇芯（成都）集成电路封装测试有限公宇芯（成都）集成电路封装测试有限公司司 381.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向391.4 半导体产业发展方向半导
27、体产业发展方向 提高性能提高性能Increase in Chip Performance关键尺寸关键尺寸 (Critical Dimension，CD) 或特征尺寸或特征尺寸（Feature Size）或线宽；）或线宽；每块芯片的元件数每块芯片的元件数 (Components per Chip) 摩尔定律摩尔定律 Moores Law功耗功耗 (Power Consumption) 提高可靠性提高可靠性Increase in Chip Reliability 降低价格降低价格 Reduction in Chip PricepIC技术发展的趋势技术发展的趋势40Common IC Feature
28、sContact HoleLine WidthSpace关键尺寸关键尺寸 (CD)：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。它是衡量集成电路设计和制造水平的重要尺度，关键尺寸越小，它是衡量集成电路设计和制造水平的重要尺度，关键尺寸越小，芯片的集成度越高，速度越快，性能越好芯片的集成度越高，速度越快，性能越好 1.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高性能提高性能41关键尺寸关键尺寸 (CD)的发展的发展1.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高性能提高性能421971年，年，Intel的第一个微处理器的第一个微处理器4004：10微米工艺，
29、仅包含微米工艺，仅包含2300多只晶体管；多只晶体管；2010年，年， Intel的最新微处理器的最新微处理器Core i7：32纳米工艺，包含近纳米工艺，包含近20亿只晶体管。亿只晶体管。晶体管集成数量的发展晶体管集成数量的发展1.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高性能提高性能43The Moores Law摩尔定律摩尔定律Moore定律是在定律是在1965年由年由INTEL公司公司的的Gordon Moore提提出的，其内容是：出的，其内容是：硅硅集成电路按照集成电路按照4年为年为一代，每代的芯片集一代，每代的芯片集成度要翻两番、工艺成度要翻两番、工艺线宽约缩小线宽约缩小30%，
30、IC工作速度提高工作速度提高1.5倍倍等发展规律发展。等发展规律发展。主要有以下三种主要有以下三种版本版本： 1、芯片上所集成的晶体管的数目，每隔、芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月就翻一番。个月就翻一番。 2、微处理器的性能每隔、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。个月提高一倍，而价格下降一倍。 3、用一个、用一个美元美元所能买到的电脑性能，每隔所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。个月翻两番。1.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高性能提高性能44降低功耗的好处降低功耗的好处108642097 99 01 03 06 09 12Average Power i
31、n micro Watts (10-6 W)Year1.降低电源设计的要求；降低电源设计的要求；2.降低噪声；降低噪声；3.降低工作温度（器件工降低工作温度（器件工作温度每升高作温度每升高10度，寿命度，寿命缩短一半）；缩短一半）；4.待机时间长；待机时间长；.1.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高性能提高性能451.4 半导体产业发展方向半导体产业发展方向提高提高可靠性可靠性Year72 76 80 84 88 92 96 007006005004003002001000Long-Term Failure Rate Goalsin parts per million (PPM)芯片
32、可靠性的提高芯片可靠性的提高提高设计、工艺制造技术，控制沾污等等。提高设计、工艺制造技术，控制沾污等等。461.4 半导体产业发展方向降低价格半导体产业发展方向降低价格半导体芯片半导体芯片价格的降低价格的降低19301940 1950 1960 1970 1980 1990 2000Year104102110-210-410-610-810-10Relative valueDevice size = Price =Bipolar transistorMSILSIVLSIULSIStandard tubeElectron tubesSemiconductor devicesIntegrated
33、circuitsMiniature tubeFrom S. SZE47按此比率下降，小汽车按此比率下降，小汽车按此比率下降，小汽车按此比率下降，小汽车价格不到价格不到价格不到价格不到1 1美分美分美分美分From S.M.SZE1.4 半导体产业发展方向降低价格半导体产业发展方向降低价格48怎么降低？怎么降低？1.提高集成度，缩小特征尺寸，同样面积，更多提高集成度，缩小特征尺寸，同样面积，更多的电路。的电路。2.规模经济：一次出很多芯片。规模经济：一次出很多芯片。 投片成本高，量投片成本高，量大大风险大！风险大！3.设计！设计！ SoC设计技术，设计技术，SIP等。面积就是等。面积就是价格！电
34、路设计、版图设计！价格！电路设计、版图设计！4.在第三世界国家建厂，人力成本低！在第三世界国家建厂，人力成本低！ 大家好找工作！大家好找工作！1.4 半导体产业发展方向降低价格半导体产业发展方向降低价格 怎么降低价格？怎么降低价格？49摩尔定律的问题：摩尔定律的问题： 特征尺寸的缩小已经接近原子量级，量子效应越来越明显。特征尺寸的缩小已经接近原子量级，量子效应越来越明显。 芯片功耗。由于越来越多的器件集成在更小的面积内，单位芯片功耗。由于越来越多的器件集成在更小的面积内，单位面积的热量也成倍增加。面积的热量也成倍增加。 电流泄漏、热噪。电流泄漏、热噪。1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产
35、业发展方向发展趋势The Moores Law摩尔定律摩尔定律50ITRS国际半导体技术蓝图国际半导体技术蓝图融合融合SiP3D集成集成1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势51“More Moore”芯片特征尺寸的不断缩小。芯片特征尺寸的不断缩小。l 从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小垂直方向上的特征尺寸的继续缩小l 与此关联的与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。响晶圆的电性能。Mo
36、re Moore1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势52More Moore1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势High-K材料：材料：高介电常数，取代高介电常数，取代SiO2作栅介质，降低漏电。作栅介质，降低漏电。High-K材料相对介电常数为材料相对介电常数为25左右，甚至可以到左右，甚至可以到37。Low-K 材料：材料：低介电常数，减少铜互连导线间的电容，提低介电常数，减少铜互连导线间的电容，提高信号速度。高信号速度。Low-K材料相对介电常数在材料相对介电常数在3左右。左右。5325 nm FINFET MOS transistor1.
37、4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势541.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势55ITRS国际半导体技术蓝图国际半导体技术蓝图1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势56 功能多样化的功能多样化的“More Than Moore”指的是用各种方法给最终用户提供附加指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸，如从系统组件级向价值，不一定要缩小特征尺寸，如从系统组件级向3D集成或精确的封装级集成或精确的封装级(SiP)或芯片级或芯片级(SoC)转移。转移。 More Than Moore1.4 半导体产业发展方向发展趋
38、势半导体产业发展方向发展趋势57功率器件功率器件功率系统集成芯片功率系统集成芯片(Power SoC or SiP) )1.4 半导体产业发展方向发展趋势半导体产业发展方向发展趋势581.5 半导体制造业中的职业半导体制造业中的职业59 集成电路集成电路IC企业大致上可分为以下几类企业大致上可分为以下几类p 通用电路生产厂，典型通用电路生产厂，典型生产存储器和生产存储器和CPU；p 集成器件制造商集成器件制造商 (IDM-Integrated Device Manufactory Co.)，从晶圆之设计、制造到以自有品牌行销全球，从晶圆之设计、制造到以自有品牌行销全球皆一手包办，如皆一手包办，
39、如Intel，Mortorola；p Foundry厂，标准工艺加工厂或称厂，标准工艺加工厂或称专业代工厂商专业代工厂商，如如TSMC、SMIC；p Fabless：IC 设计公司，只设计不生产。如设计公司，只设计不生产。如AMD；p Chipless：既不生产也不设计芯片，而是设计：既不生产也不设计芯片，而是设计IP内内核，授权给半导体公司使用。如核，授权给半导体公司使用。如RAM（Advanced RISC Machines）；）；p Fablite：轻晶片厂，有少量晶圆制造厂的：轻晶片厂，有少量晶圆制造厂的IC公司。公司。1.5 半导体制造业的职业企业划分半导体制造业的职业企业划分60
40、19801980 1990IC(IDM)制造商制造商通用电路通用电路制造商制造商前两类厂家，前两类厂家，IDMIP模块和模块和Chipless Co.出现出现与整机、系统用户相与整机、系统用户相结合，相对分散设计；结合，相对分散设计；以标准工艺为接口，以标准工艺为接口，相对集中加工。这就相对集中加工。这就导致了导致了Fabless和和Foundry的出现。的出现。1.5 半导体制造业的职业企业划分半导体制造业的职业企业划分61硅片制造厂的启动成本硅片制造厂的启动成本1.5 半导体制造业的职业投资成本半导体制造业的职业投资成本v0.18m 一次投片费用一次投片费用100万。常采用万。常采用MPW
41、多项目晶圆（多项目晶圆（Multi Project Wafer）。）。 v根据根据SemaTech报告，报告，“一套一套130nm逻辑器件工艺的掩膜大约需逻辑器件工艺的掩膜大约需75万美元，万美元，一套一套90 nm的掩膜将需的掩膜将需160万美元，一套万美元，一套65 nm的掩膜将高达的掩膜将高达300万美元万美元62Manufacturing TechnicianWafer Fab TechnicianMaintenance TechnicianLab TechnicianYield & Failure Analysis TechnicianEquipment TechnicianEqui
42、pment EngineerAssociate EngineerProcess EngineerProduction SupervisorProduction ManagerMaintenance SupervisorFab ManagerMaintenance ManagerProcess TechnicianEngineering ManagerProduction OperatorHS +AS+ASBSMSHSEducationBSET* Bachelor of Science in Electronics Technology1.5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位631.
43、5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位 IC设计公司设计公司电路设计电路设计 ( IC design engineer) ；版图设计版图设计 ( layout engineer)； 测试设计测试设计 (Test engineer) IC制造厂制造厂 技师技师p找工作找工作641.5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位长江三角洲地区长江三角洲地区 以上海、江浙为主，初步形成了设计、制造、封装以上海、江浙为主，初步形成了设计、制造、封装测试及支撑业和服务在内的完整的测试及支撑业和服务在内的完整的IC产业链。产业链。京津环渤海湾地区京津环渤海湾地区珠江三角洲地区珠江三角洲地区 国
44、内乃至全球的电子制造业中心的珠江三角洲国内乃至全球的电子制造业中心的珠江三角洲西部地区西部地区 以成都、西安、重庆为主的西部第四极。西部有人以成都、西安、重庆为主的西部第四极。西部有人才积淀和科研院所的集中优势，更有两个国家集成才积淀和科研院所的集中优势，更有两个国家集成电路设计产业化基地。正在形成设计、制造、封装电路设计产业化基地。正在形成设计、制造、封装测试内的较完整的测试内的较完整的IC产业链。产业链。p集成电路产业的分布集成电路产业的分布651.5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位 1956年五校在北大联合创建半导体专业：北京大学、年五校在北大联合创建半导体专业：北京大学、
45、南京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学。教师：南京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学。教师：黄昆、谢希德（女）、高鼎三、林兰英（女）；学生：黄昆、谢希德（女）、高鼎三、林兰英（女）；学生：王阳元、许居衍、陈星弼、秦国刚王阳元、许居衍、陈星弼、秦国刚p我国微电子学的历史我国微电子学的历史2003年年9月成立月成立：北大、清华、复旦、浙大、成电、：北大、清华、复旦、浙大、成电、上交大、西电、东南、华中科大。上交大、西电、东南、华中科大。p国家国家IC人才培养基地人才培养基地2001年成立年成立：北京、上海、成都、深圳、无锡、西：北京、上海、成都、深圳、无锡、西安、杭州。安、杭州。p国家国家IC设计
46、产业化基地设计产业化基地661.5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位MetallizationProduction BayEtchProduction BayThin FilmsProduction BayDiffusionProduction BayPhoto Production BayIon ImplantProduction BayMisprocessingProduction EquipmentInspectionReworkInspectionScrapProduction EquipmentInspectionProduction EquipmentInspectio
47、nProduction EquipmentInspectionProduction EquipmentInspectionProduction EquipmentWafer Starts1 2 3 45 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 12 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Wafer OutsTime InTime Out12369Cycle Timeper Op
48、erationProduction Cycle Time = (Date and Time of Wafer Start) - (Date and Time of Wafer Out) Wafer Outs = Wafer Starts - Wafers ScrappedOperator Efficiency = Theoretical Cycle Time / Actual Cycle TimeWafer Moves67设备技师设备技师 Wafer Fab1.5 半导体制造业的职业职位半导体制造业的职业职位68Silicon Valley in the 21st CenturyMore information: http:/ Silicon Valley1.5 结束语结束语69While prospects are bright , the roads have twists and turns. 1.5 结束语结束语70
