半导体工艺技术及设备设施+PPT.ppt

半导体工艺技术及设备设施;

半导体工艺技术及设备设施

一、半导体产业及其开展趋势

二、半导体技术和产品

三、半导体工艺和工艺集成

四、半导体产业及相关设施、设备;1．半导体产业已成21世纪关键产业; 每3年增长目标 2010

芯片面积 1.5倍14CM*CM〔DRAM〕

最小线条 减少30% 50NM

芯片密度 4* 64GDRAM

芯片速度 1.5倍 50GHZUP

单管本钱 减少50% 10E-7

FAB本钱 2* $23B

基于MOORE定律;B.半导体DRAM开展趋势图：; 65-71 2002 比率

硅片尺寸 25 300 12

芯片元件 6 8+10E9 1*10E9

DRAM密度 1K 4G 4*10E6

不挥发存储器密度2K 1G 5*10E5

每年晶体管销售 10E7 5*10E17 5*10E10

平均晶体管价格 10 5*10E-7 5*10E-8

;3．微电子今后面临的竞争：

超大直径硅片。

100纳米以下的光刻。

10纳米的器件。

互连技术。

经济考虑。

;A、大直径硅片生产本钱比较：

200mm 本钱/片 $2122

本钱/CM*CM $6.76

300MM 本钱/片 $3328

本钱/CM*CM $4.71

自200MM到300MM 本钱/片 +17%

本钱/CM*CM -30%;B。经济竞争。

投资本钱指数增加：

700M〔1995〕 3B〔2001〕 24B〔2010〕

4、小结：预计。直到2030N年半导体产业还会有强劲的开展。将成为国民经济的关键产业之一。专家预测。二十一世纪前几十年。电子产业将超过汽车，钢铁，成为全球最大的产业，而半导体将在其中占三分之一。;二、半导体技术和产品：;NMOSPMOS

;;2．BIPOLAR器件;2、BIPOLAR器件和电路随线条减小改进了速度和集成密度，但它的性能还取决于纵向结构，因而不完全遵从MOORE定律。另外BIPOLAR做ANALOG时还要考虑和其他无源元件的匹配，也影响了集成密度的进一步提高。BIPOLAR的优势是高FT和跨导，做高精度的ANALOG仍不可被代替。更完善的工艺是BICMOS。可同时在单片上实现数字和ANALOG的混合集成。这可能是在单芯片上实现系统集成的比较好的工艺。

值得一提是最近开发的锗硅异质结〔HBT〕技术。它利用掺锗的薄层硅外延做基区，多晶硅做发射区。可得到相当高的FT，许多人预测用硅的HBT可在微波低频领域内代替相当局部昂贵的GAAS??件。;3．功率器件主要有3种:

功率晶体管，

VDMOS，

IGBT〔绝缘栅双极晶体管〕

双极晶体管是最通用低本钱的功率器件。在200V下，由于速度和其他性能好，VDMOS逐渐代替功率晶体管。300V以上到4KV，VDMOS通导电阻过大，IGBT有较好的电流饱和能力和平安工作区。

功率器件不遵从MOORE定律，虽然采用大直径硅片有利于降低本钱。但功率器件要求硅片减薄外表金属化，目前只适用6寸片生产。;;;;1．光刻：

光刻Lithography：用照相复印的方法将光刻版上的图案转移到硅片外表的光刻胶上，以实现后续的有选择刻蚀或注入掺杂。

光刻材料：光刻版〔掩模版〕、光刻胶、显影液。

光刻设备：涂胶机、对准/曝光机、显影机。

光刻步骤：涂胶、对准/曝光、显影。

光刻环境：洁净室、黄光室。;光刻的工序流程如下：

外表处理----涂布增粘剂〔HMDS〕----涂胶----前烘-----暴光---

暴光后烘烤----显影----后烘----〔腐蚀或者注入〕----〔去胶〕。

光刻机是最重要的半导体设备。分接触光刻机，投影光刻机，分布重复光刻机〔STEPPER〕.亚微米光刻多用stepper,它的分辨率主要取决于光学系统的数据孔径和光源的波长，光源波长越短，光刻机分辩率越高。上图显示当前最新光刻机〔G-line,I-line,248nm,193nm,〕的光源波长范围。;;;掩模版是光刻工艺的根本工具，可以重复不断地将所需要的图形复制出来。掩模版的制作过程如下：电路设计由设计公司设计，掩模版一般由专门的制版公司制造。;2．刻蚀：

刻蚀是用化学或者物理的方法去除光刻显影后暴露出来的薄膜，把光刻胶上的图形转移到薄膜，使薄膜具有光刻版一样的图形。

刻蚀技术主要分两种：一是湿法刻蚀，另一是干法刻蚀。前一种主要是利用化学反响来进行薄膜的刻蚀，后一种那么主要利用物理作用〔但也有化学反响〕来进行