《半导体元件与积体电路及无尘室生产车间详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体元件与积体电路及无尘室生产车间详解（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、半导体元件与积体电路及无尘室生产车间详解Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望照片來源:AT&T約翰巴定，威廉肖克萊和華特布萊登照片來源:LucentTechnologiesInc.照片來源:德州儀器照片來源:FairchildSemiconductorInternational1964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Transistor
2、s10K100K1M10M19751980198519901995404080808086802868038680486PentiumPentiumIII1K2000積體化層級縮寫晶片內的元件數目小型積體電路(SmallScaleIntegration)SSI250中型積體電路(MediumScaleIntegration)MSI505,000大型積體電路(LargeScaleIntegration)LSI5,000100,000極大型積體電路(VeryLargeScaleIntegration)VLSI100,00010,000,000超大型積體電路(UltraLargeScaleInteg
3、ration)ULSI10,000,0001,000,000,000特大型積體電路(SuperLargeScaleIntegration)SLSI超過1,000,000,000199519971999200120042007最小圖形尺寸(m m)0.350.250.150.130.100.07DRAM位元數/晶片位元的單位成本(千分之一美分)64M256M1G4G16G64G0.0170.0070.0030.0010.00050.0002微處理器電晶體數目/cm2電晶體的單位成本(千分之一美分)4M7M13M25M50M90M10.50.20.10.050.02ASIC電晶體數目/cm2電晶體
4、的單位成本(千分之一美分)2M4M7M13M25M40M0.30.10.050.030.020.01晶圓尺寸(mm)200200200300300300300400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300 mm200 mm150 mm晶片晶片或晶或晶粒粒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來源:NECCorporation材料設計光罩光罩無塵室生產廠房測試封裝最後測試加熱製程微影製程離子佈植與光阻剝除金屬化化學機械研磨介電質沉積晶圓蝕刻與光阻剝除低粒子數的人造環境最初的無塵室是為了醫院手術房而建的粒子是良率的殺手 積體
5、電路製造必須在無塵室中進行最初的無塵室是為了醫院手術房而建的1950年之後半導體工業採用本項技術越小的圖形尺寸就需要純淨度更高的無塵室粒子數越少，造價越高等級 10：每立方英尺內其直徑大於0.5微米的微粒數目必須小於10顆 等級 1 ：每立方英尺內其直徑大於0.5微米的微粒數目必須小於1顆0.18 mm 元件需要高於等級1以上的無塵室0.1110100100010000100000Class100,000Class10,000Class1,000Class100Class10Class1粒子總數 / 立方英尺0.11.010以微米為單位的粒子尺寸ClassM-1依聯邦標準依聯邦標準209E E
6、定義所制定之空氣含定義所制定之空氣含微粒子的潔凈等級表微粒子的潔凈等級表等級粒子/立方英尺0.1mm0.2mm0.3mm0.5mm5mmM-19.82.120.8650.281357.53110350753010100750300100100010007100001000070半導體晶圓代工廠的需求 到1980年代為止，在半導體元件製造中，設計、元件開發、製程開發與生產是不可分的。但最近製程及製造各自衍生出獨立的商機。就是半導體的晶圓處理工程，出現只靠接訂單生產的晶圓代工廠。 半導體製造設備廠商的功能逐漸擴大，以往元件製造廠的製程或製造的工作，也在設備製造廠的功能轉變過程中逐漸埋沒。總之無論如
7、何，製程的工作，可說是背後支撐著半導體元件的進展。 開發新型低耗電力MPU的美國企業的負責人，毫不在意自己的公司稱為Virtual factory，不進行晶片的製造，全委外。這代表製程的幕後論愈發穩固，並浮現出晶圓代工廠在半導體製程的重要性及可做為獨立事業的意義。半導體製程的構成領域 基本製程:包括微影 (lithography)、乾式蝕刻、薄膜沉積的CVD或PVD等。 自從1948年電晶體的發明，開啟了1950年代的電晶體時代，電晶體的發明者對照於半導體的工作，就像是物理學家的工作。加上製造、加工技術方面的化學家，對於IC的開發，成為一種需要許多專業領域的綜合技術。 當初只要一名技術人員，可
8、理解所有的製程並加以實行。但是隨著專業的分化，出現所謂的擴散工程師、蝕刻工程師。如今每一位技術人員，甚至無法理解自己定位在全體製程的哪一部份，僅在技術上及專業上不斷分化。 相關學 主 問 要 領 製 域 程 技 術應用化學高分子化學物理化學應用物理光、真空、離子、電磁、其他機械工學金屬、冶金學材料工學電子工學電機工學電腦軟體矽結晶磊晶成長CVDPVD乾式蝕刻離子植入微影 ( 曝光 )光阻擴散，氧化CMP電鍍 全部相關全部相關半導體製程及製造設備 製程的開發，雖由元件製造廠與設備製造廠雙方推進，但從需求的掌握及商機的觀點，應以元件製造廠的製程開發為主體。 設備製造廠新設備開發的動機，是由設備的使用者元件製造廠所帶來的，這樣說也不為過。但即使說設備在進步，現實中還是存在許多技術的問題，元件製造廠的製程技術人員的確在不斷努力克服。再配合設備製造廠的經驗累積，以此為基礎而提昇設備技術。 半導體製程與製造設備的關係是處於以設備為先或以製程為先的重要選擇。在美國成功的例子，是從以設備為先起步，進而配合製程，日本的情況剛好相反。主要是因為美國的設備製造廠具備有製程開發能力。
