芯片提取基础知识80页PPT

有限，因此由它们形成的电流很小。
电子 技 术
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
2、空间电荷区中内电场阻碍P 区中的空穴、N 区中的电子（
都是多子）向对方运动（扩散 运动）。
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚 度固定不变。
电子 技 术
二、PN 结的单向导电性
电子 技 术
1. 1 半导体二极管的结构和类型
构成：实质上就是一个PN结
PN 结 + 引线 + 管壳 =
二极管(Diode)
+
PN
-
符号：P
N
阳极
阴极
分类：
按材料分 按结构分
硅二极管 锗二极管 点接触型 面接触型 平面型
电子 技 术
正极 引线
N 型锗片 负极 引线
外壳
触丝
点接触型
正极 负极 引线 引线
电子 技 术
半导体中存在两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子在共价键以外的运动。 空穴在共价键以内的运动。
结论：
1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少。 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电。 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
电子 技 术
2、杂质半导体
+4
一、N 型半导体
电子 技 术
三、课程特点和学习方法
本课程是研究模拟电路（Analog Circuit）及其 应用的课程。模拟电路是产生和处理模拟信号的电路。 数字电路(Digital Circuit)的知识学习由数字电子技 术课程完成。
本课程有着下列与其他课程不同的特点和分析方 法。
电子 技 术

55polysiliconcreation661212单晶制作单晶制作crystalpulling多晶硅硅锭中晶体的晶向是杂乱无章的如果使用它来制作半导体器件其电学特性将非常糟糕所以必须把多晶硅制作成单晶硅这个过程可以形象地称作拉单晶crystalpulling
芯片制造流程
1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
19
• 光阻涂布
– Photo Resist Coating
• 在Photo，晶园的第一部操作就是涂光阻。 • 光阻是台湾的翻译方法，大陆这边通常翻译成光刻胶。 • 光阻涂布的机台叫做Track，由TEL公司提供。
20
• 光阻涂布的是否均 匀直接影响到将来 线宽的稳定性。
• 光阻分为两种：正 光阻和负光阻。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
21
• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
22
• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
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2.2 有关Photo
• 什么是Photo？
– 所谓Photo就是照相，将光罩的图形传送到晶 园上面去。
• Photo的机器成本
– 在半导制程中，Photo是非常重要的一个环节， 从整个半导体芯片制造工厂的机器成本来看， 有近一半都来自Photo。
• Photo是半导体制程最主要的瓶颈
– Photo制约了半导体器件——线宽。
• 机械研磨(使用氧化铝颗粒) • 蚀刻清洗(使用硝酸、醋酸、氢氧化钠) • Wafer抛光(化学机械研磨，使用硅土粉) • 表面清洗(氨水、过氧化氢、去离子水)

虽然PLUS和MINUS可以互反，但提取 时应该保证全芯片的一致性。
示意图：
POLY1
POLY2
可编辑
32
电镜下的POLYCAP
光从多晶无法识别，但是可以根据染色来分辨，染色层没有任何痕迹。
可编辑
33
2.2 MOSCAP
由于工艺原因，用MOS管做电容非常常 见；
把MOS管的源，漏，衬底连在一起构成 一极，栅作为一极，可构成一个 MOSCAP。
2 电容
2.1MOSCAP 2.2POLYCAP 2.3FCAP 2.4METALCAP
3 MOS管
3.1三端MOS管 3.2四端MOS管
4 二极管 5 三极管
VPNP三极管
可编辑
14
1.1 POLY电阻
利用多晶制作电阻：
是一条细长的多晶条，很好分辨； 两个端口PLUS，MINUS顺序可以颠倒； 两个端口之间的距离为长度，多晶条宽度为宽度； 在双多晶工艺中，由于POLY2电阻率远高于POLY1，一般使用POLY2制作电阻，
别由M3，M4引出：
上极板 下极板
可编辑
45
METALCAP照片
注意图中白点即为孔：
M3照片
两极
M4照片
M3
插入的电容板
可编辑
46
电镜下的METALCAP
从下图可以看出，M4只是连接该电容的导线，并不是电容的一部 分。
图中白点即为孔：
M3照片
染色层
多晶层
可编辑
23
电阻尺寸量取（1）
电阻的尺寸参数包括w和l，w为电阻体的宽度，l为接触孔之间的距离：
紧贴接触孔内侧
可编辑

华为昇腾系列
华为推出的昇腾系列AI芯片，包括Ascend处理器和MindSpore计 算框架，为AI应用提供强大的算力支持。
06
芯片产业发展现状与趋势
全球芯片产业发展现状
市场规模不断扩大
随着人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，全球芯片市场规模 不断扩大，预计未来几年将持续保持高速增长。
技术创新加速
可靠性设计技术
通过冗余设计、容错技术等提高芯片的可 靠性。
03
芯片制造工艺与设备
制造工艺简介
芯片制造工艺概述
简要介绍芯片制造的基本流程和关键步骤。
前道工艺与后道工艺
阐述芯片制造中的前道工艺（晶圆制备、薄膜沉积等）和后道工 艺（封装、测试等）的主要内容和区别。
制造工艺的发展趋势
分析当前芯片制造工艺的发展趋势，如三维集成、柔性电子等。
检测与测试设备
介绍用于芯片检测与测试的设备 ，如缺陷检测设备、电学测试设 备等。
先进制造技术展望
01
02
03
04
三维集成技术
探讨三维集成技术的原理、优 势及挑战，以及在未来芯片制
造中的应用前景。
柔性电子技术
介绍柔性电子技术的原理、特 点及应用领域，分析其在未来
芯片制造中的潜力。
生物芯片技术
阐述生物芯片技术的原理、应 用及发展趋势，探讨其与传统
需求分析
明确设计目标，分析应用 场景和需求。
规格定义
制定芯片的功能、性能、 接口等规格。
架构设计
设计芯片的整体架构，包 括处理器、存储器、接口 等模块。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
设计流程详解
详细设计
进行电路设计和版图设 计，实现芯片的具体功
能。

（6）无铅焊料对助焊剂的热稳定性要求更高。 （7）无铅焊料高Sn含量，高温下对Fe有很强的溶解性。
2、带有塑料体器件拆卸要求
安装、拆卸主板上的如I\O 口、SIM卡、耳机等带有 塑料体的混合器件时，要 求安装拆卸时尽量使用电 子恒温热风枪来操作，吹 焊时要求热风枪温度不得 高于340∓10°，同时在吹 焊时根据器件合理调整风 枪高度，以保证该类器件 的外观完整性和整机的电 气性能。
3、芯片拆卸保护要求
拆卸BGA IC时，要注意 观察是否影响到周边元 件，有些手机的字库、 模拟基带、CPU贴得很 近。在拆焊时，邻近的 IC可用频蔽盖或高温胶 带来隔热隔离，起着保 护周边器件作用。
注意：在使用热风枪拆卸器件是要避免
对主板长时间加热，对电池等易爆炸器 件要做好隔热措施，以免引起事故
8、清出底胶
在显微镜下用加热器 加尖头镊子清除残胶 用棉签涂助焊剂于 PCB上残胶处
►设置热风枪至150C，加
热PCB上的残胶
＆用尖头镊子小心去除
残胶
原因：
►助焊剂可以在一定程度
上帮助残胶软化
＆温度越底，PCB板所
受的热冲击越小，焊 盘强度越大
清胶时可以选用烙 铁或金属镊子配合 热风枪来进行清除
注意：判定焊锡有无完全熔化可以将主板芯片用镊子往下按压，
如有焊锡溢出说明此时可以进行拆卸动作，切记在焊锡在未 完全熔化时强行拆卸芯片。
6、拆卸芯片 热温度不够，或卸芯片不及时
芯片卸下：
►到芯片卸下时间点， 使用金属镊子在芯 片一角轻撬芯片， 并将芯片从基板分 离
加热不均匀，局部地区温度不够 或卸芯片不及时
主要内容
一、芯片特点介绍
二、芯片拆卸方法
三、 BGA芯片植球工艺 四、芯片的安装 五、带胶芯片拆卸方法 六、常用热风枪介绍

其他领域应用展望
物联网领域
物联网设备需要大量芯片支持， 如传感器芯片、RFID芯片等。
汽车电子领域
汽车智能化、电动化趋势加速， 对芯片需求不断增长，如自动驾 驶芯片、车载娱乐系统芯片等。
医疗器械领域
医疗器械对芯片精度和稳定性要 求极高，如心脏起搏器芯片、医
疗影像设备芯片等。
05
芯片产业链及竞争格局分析
产业链上游：原材料与设备供应商
原材料
主要包括硅片、光刻胶、化学气体、 靶材等，这些原材料的质量直接影响 到芯片的质量和性能。
设备供应商
芯片制造需要高精度的设备，如光刻 机、刻蚀机、离子注入机等，这些设 备的供应商在产业链上游占据重要地 位。
产业链中游：芯片设计与制造企业
芯片设计
芯片设计是芯片产业链的核心环节，需要专业的芯片设计人才和先进的EDA工 具。
行业标准制定
行业组织和企业积极参与芯片标准制定，推动产 业规范化发展。
知识产权保护
加强知识产权保护力度，保障创新者的合法权益 ，促进技术创新和产业发展。
THANKS
感谢观看
混合信号芯片
同时包含模拟和数字 电路的芯片，用于处 理复杂的信号和控制 任务。
芯片主要技术参数解析
封装形式
指芯片封装后的外观和尺寸， 如DIP、QFP、BGA等。
工作电压与电流
芯片正常工作所需的电压和电 流范围。
工艺制程
描述芯片制造过程中所使用的 技术，如纳米级别表示晶体管 尺寸大小。
引脚数
芯片上的引脚数量，决定了芯 片与外部电路的连接能力。
完善的质量检测体系
建立全面的质量检测体系，对பைடு நூலகம்个生 产环节进行严格把关，确保产品符合 质量要求。

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03
芯片制造过程
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50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识， 1962 年，通用电气公司的尼 克•何伦亚（NickHolonyakJr.） 开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构 是一块电致发光的半导体材料， 置于一个有引线的架子上，然 后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯 线的作用，所以 LED 的抗震性能好。
LED 发展史

最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60 年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红（λp=650nm），在 驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光 效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm）， 黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1 流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效 达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种 新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年， 前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明 /瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以 达到50流明/瓦。 现在白光光效：三个档次60-70LM/W, 70-80lm/w，8090lm/w，最高可达120lm/w（但价格很高）
LED 发展史
由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的 蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白 色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发 并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜 色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)， 甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其 光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不 及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一， 从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的 特性作出区分。 另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外 光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光 的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但 由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度 较高，而寿命亦较短。

样品的制备包括：样品的分离纯化，扩增，标 记
分离纯化：样品来源于活的细胞，使用一定方 法分离并纯化DNA或RNA（特别是mRNA）。 只有达到一定纯度的样品，才能保证后续操作 的正确。
2021/3/26
DNA芯片技术的原理与应用 ppt课
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样品的扩增：扩增的目的在于获得足够的 样品量。现已发展出固相PCR系统。
5
件
原理如下图：
2021/3/26
DNA芯片技术的原理与应用 ppt课
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件
集成电子线路
电子芯片
集成分子线路
基因芯片
2021/3/26
DNA芯片技术的原理与应用 ppt课
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件
基因芯片发展历史
Southern & Northern Blot
Dot Blot
2021/3/26
Macroarray
Microarray
该方法优点是芯片制造速度快,成本低,而且芯片之 间制造误差小。其缺点是与原位合成法相比,构成 方阵的DNA片段需要先合成、纯化，以及在制造 DNA芯片前必须将如此大量具有微小差别的片段 分别保存,并且需要特制的自动点样装置。
2021/3/26
DNA芯片技术的原理与应用 ppt课
17
件
点样法 即预先合成寡核苷酸，肽核苷酸或分 离得到cDNA，再通过点样机直接将其点到芯片上。 寡核苷酸或肽核苷酸的合成主要是通过多孔玻璃合 成法。肽核苷酸虽然在制备上比较复杂，但是它与 DNA探针相比，由于PNA（肽核酸）与DNA结合 的复合物更加稳定和特异，因而更加有利于单碱基 错配基因的检测。
来自某一细胞的cDNA必须进行预处理，纯化， 扩增以及分类，然后再利用机械手把它们准确地固 定在基板的相应位置上，为了保证cDNA芯片检测 的准确性，在制备cDNA芯片以前必须提高低表达 基因cDNA的丰度，降低高表达基因cDNA的丰度。

芯片生产全过程
摩尔1965年发表文章图片
摩尔定律（18个月翻一番）验证
晶圆图片
晶圆图片
AMD ROADMAP 2007
我国2007芯片产业
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从沙子到芯片-1
沙子：硅是地壳内第 二丰富的元素，而脱 氧后的沙子(尤其是石 英)最多包含25％的硅 元素，以二氧化硅 (SiO2)的形式存在， 这也是半导体制造产 业的基础。
从沙子到芯片-3
光刻：由此进入50200纳米尺寸的晶体管 级别。一块晶圆上可 以切割出数百个处理 器，不过从这里开始 把视野缩小到其中一 个上，展示如何制作 晶体管等部件。晶体 管相当于开关，控制 着电流的方向。现在 的晶体管已经如此之 小，一个针头上就能 放下大约3000万个。
从沙子到芯片-3
从沙子到芯片-3
清除光刻胶：离子注 入完成后，光刻胶也 被清除，而注入区域 (绿色部分)也已掺杂， 注入了不同的原子。 注意这时候的绿色和 之前已经有所不同。
从沙子到芯片-3
晶体管就绪：至此， 晶体管已经基本完成。 在绝缘材(品红色)上蚀 刻出三个孔洞，并填 充铜，以便和其它晶 体管互连。
从沙子到芯片-3
从沙子到芯片-2
硅熔炼：12英寸/300 毫米晶圆级，下同。 通过多步净化得到可 用于半导体制造质量 的硅，学名电子级硅 (EGS)，平均每一百万 个硅原子中最多只有 一个杂质原子。此图 展示了是如何通过硅 净化熔炼得到大晶体 的，最后得到的就是 硅锭(Ingot)。
从沙子到芯片-3
单晶硅锭：整体基本 呈圆柱形，重约100千 克，硅纯度99.9999％。
电镀：在晶圆上电镀 一层硫酸铜，将铜离 子沉淀到晶体管上。 铜离子会从正极(阳极) 走向负极(阴极)。

Digital logic数字逻辑IC分为： Standard logic标准逻辑IC Programmable logic可编程逻辑IC Memory存贮器 Processor处理器 Specialized IC专用IC LAN/WAN/Interface局域网/广域网/接口IC Bus总线IC
Various pin-out for various items不同的型号有不同的 脚位
NPN Transistor I-V characteristic NPN型三极管伏 安特性
Unipolar transistor/Field effect transistor单极性晶体 管（即FET场效应管）
Discrete semiconductor group分立半 导体分类
Discrete semiconductor分立半导体： Diode二极管 Transistor晶体管 Thyristor晶闸管
Discrete semiconductor group分立 半导体分类 Diode二极管
分类 Classification by integratability根据集成度分类 Classification by shape根据组装工艺分类
Discrete semiconductor group分立 半导体分类 Diode二极管
Classification by working frequency根据工作频率可分 为High-frequency band 高频波段 General purpose frequency band普通波段(f=<1MHz)
用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。 能控制电压或电流，或在电路中创造转换的动作-。二极管、 三极管、IC、晶振、传感器都是有源的。