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微电子制造科学原理与技术
选用教材:
《微电子材料与器件制备技术》王秀峰、伍媛婷等编,化学工业出版社,2008年。
主要参考书目:
(1) 《微加工导论》[芬兰] Sami Franssila 著,陈迪,刘景全,朱军等译,电子工业出版社,2006年;
(2) 《微电子材料与制程》陈力俊,复旦大学出版社, 2005年;
(3) 《芯片制造》[美] Peter Van Zant 著,赵树武,朱践知,于世恩等译:电子工业出版社,2004年;
(4) 《半导体器件电子学》[美] R. M. Warner ,吕长志等译,电子工业出版社,2005年;
(5)《微电子技术概论》贾新章,郝跃著,国防工业出版社, 1995年。
莆田学院现代教育技术中心 2004年8月
第一章概述
伍媛婷
微电子制造科学原理与技术
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微电子技术
20世纪60年代,电子学产生了一个新的学科分支,研究如何利用固体内部的微观特性以及一些特殊工艺,在一块半导体材料上制作大量的元件,从而在一个微小面积中制造出复杂的电子系统,即微系统电子学(微电子学,Microelectronics)。
微电子学中各项工艺技术的总称便是微电子技术。这个领域中最主要的就是集成电路(Integrated Circuits, IC)技术。
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1947年美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室的三位科学家巴丁、布赖顿和肖克莱制成第一支晶体管(Transistor)以取代电子管。1958年出现了第一块集成电路板。
集成电路经历了小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路四个阶段。
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集成度是标志集成电路水平的指标之一。集成度是指在一定尺寸的芯片上能做出多少个元件。
为了达到更高的集成度,还可以生长出更大的硅片,而硅片也随着材料制备工艺的发展而越来越大,目前生产的硅片直径可达500mm左右。
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微电子材料及其应用
微电子材料中主要为两大部分,一部分是晶圆片,另一部分则是薄膜。无论是晶圆片还是薄膜材料都可以是单晶、多晶或无定形态。
硅和锗是最初两种重要的晶圆片材料。第一个晶体管是由锗制造的,但由于锗的熔点不高(937℃),限制了高温工艺,并且它的表面缺少自然氧化形成的氧化膜而容易漏电。而硅的优点使其成为了微加工的主体材料。
晶圆片的还可以是氧化硅、碳化硅、蓝宝石、砷化镓、玻璃、氧化铝、塑料,等等。
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薄膜
单元素薄膜(如硅、铝、铜等)
化合物薄膜(如氧化硅、氮化硅、氮化钛、硅化物等)
在微电子材料中,值得注意的是金属与贵金属,它们也被广泛应用与微加工产业中。
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工艺
集成电路制造流程图
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微加工工艺步骤主要包括以下几个主要内容:
(1)单晶生长;
(2)薄膜生长;
(3)图形化(光刻、刻蚀);
(4)掺杂及热处理;
(5)层间转移和键合;
(6)表面处理及清洗。
以上的工艺步骤并不存在绝对的先后顺序,需要根据不同器件的要求专门进行工艺设计。
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电子集成技术
(工艺方法)
单片集成电路(以硅平面工艺为基础)
薄膜集成电路(以薄膜技术为基础)
厚膜集成电路(以丝网印刷技术为基础)
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