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1、半导体制造技术 第 1 章 半导体工业简介,DE LIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,授课老师：王宣胜,课程大纲,叙述目前半导体工业的经济规模与工业基础。 说明IC结构，并且列出5个积体年代。 讨论晶圆及制造晶圆的5个主要阶段。 叙述与讨论晶圆制造的改进技术之3项重要趋势。 说明临界尺寸(CD)的定义，同时讨论Moores定律与未来晶圆发展的关系。 从发明晶体管开始到现今晶圆制造，讨论电子工业的发展历程。 讨论半导体工业中生涯发展的不同路线。,微处理芯片,微处理机芯片 (Photo courtesy of Advanced Micro Devices),微处理机芯片 (Ph
2、oto courtesy of Intel Corporation),真空管,半导体工业,图 1.1,第一个晶体管 (由Bell Labs研究制造),图 1.3,第一平面式晶体管,图 1.2,集成电路,集成电路 (IC) 微芯片, 芯片 发明者 积体电路的好处 积体年代 从 SSI 芯片到 ULSI 芯片 1960 - 2000,第一个集成电路 (由TI之Jack所制造),晶圆芯片的俯视图,图 1.3,半导体集成电路,表 1.1,ULSI 芯片,Photo courtesy of Intel Corporation, Pentium III,IC 制造,硅晶圆 晶圆 晶圆尺寸 组件与模层 晶圆
3、厂 IC制造的主要阶段 晶圆准备 晶圆制造 晶圆测试/分类 装配与封装 最后测试,芯片尺寸的发展,50 mm 100 mm 125 mm 150 mm 200 mm 300 mm,图 1.4,硅芯片的组件和膜层,图 1.5,IC 制造的主要阶段,硅芯片的制备,(注意：图1.7的名词于第4章解释。),图 1.7,晶圆厂,Photo courtesy of Advanced Micro Devices-Dresden, S. Doering,微芯片封装,图 1.8,半导体趋势,增加芯片特性 临界尺寸 (CD) 每一芯片上的组件数目 Moores 定律 功率消耗 增加芯片的可靠度 降低芯片价钱,临界
4、尺寸,图 1.9,对于临尺寸过去和未来技术点的比较,表 1.2,芯片上晶体管数目之增加趋势,Redrawn from Semiconductor Industry Association, The National Technology Roadmap for Semiconductors, 1997.,图 1.10,微处理器之发展与Moores定律之关系,图 1.11,晶体管,每秒百万条指令,早期与现在半导体尺寸的对照,图 1.12,每年呈现下滑现象的 IC功率消耗,Redrawn from Semiconductor Industry Association, National Techn
5、ology Roadmap, 1997,图 1.13,平均功率w (106W),芯片可靠度的增进,图 1.14,长期每百万部分故障率目标 (PPM),半导体芯片价钱每年降低,Redrawn from C. Chang & S. Sze, McGraw-Hill, ULSI Technology, (New York: McGraw-Hill, 1996), xxiii.,图 1.15,比较值,电子发展的阶段,1950年代: 晶体管技术 1960年代: 制造技术 1970年代: 竞争 1980年代: 自动化 1990年代: 大量生产,芯片费用每年持续增加,Used with permission
6、 from Proceedings of IEEE, January, 1998 1998 IEEE,图 1.16,成本,半导体工业的生涯发展路线,图 1.17,晶圆厂的产量测量,微处理,检查,重作,检查,废弃,制程 设备,检查,检查,制程 设备,检查,制程 设备,检查,制程 设备,启始芯片,芯片出厂,时间开始,时间到,每个操作员 周期时间,工作时间开始工作之时间工作结束之时间 晶圆产量启始晶圆数量出厂晶圆数量 操作员工作效率理想的工作时间实际工作时间,芯片移动,图 1.18,晶圆厂的设备技术人员,Photograph courtesy of Advanced Micro Devices,晶圆厂的技术人员,Photo courtesy of Advanced Micro Devices,