集成电路制造工艺原理(doc75)(1)
课程总体介绍：
1．课程性质及开课时间：本课程为电子科学与技术专业（微电子技术方向与光电子技术方向）的专业选修课。本课程是半导体集成电路、晶体管原理与设计与光集成电路等课程的前修课程。本课程开课时间暂定在第五学期。
2．参考教材：《半导体器件工艺原理》 国防工业出版社
华中工学院、西北电讯工程学院合编
《半导体器件工艺原理》（上、下册）
国防工业出版社 成都电讯工程学院编著
《半导体器件工艺原理》上海科技出版社
《半导体器件制造工艺》上海科技出版社
《集成电路制造技术-原理与实践》
电子工业出版社
《超大规模集成电路技术基础》 电子工业出版社
《超大规模集成电路工艺原理-硅与砷化镓》
电子工业出版社
3．目前实际教学学时数：课内课时54学时
4．教学内容简介：本课程要紧介绍了以硅外延平面工艺为基础的，与微电子技术有关的器件（硅器件）、集成电路（硅集成电路）的制造工艺原理与技术；介绍了与光电子技术有关的器件（发光器件与激光器件）、集成电路（光集成电路）的制造工艺原理，要紧介绍了最典型的化合物半导体砷化镓材料与与光器件与光集成电路制造有关的工艺原理与技术。
5．教学课时安排：(按54学时)
课程介绍及绪论 2学时
第一章 衬底材料及衬底制备 6学时
第二章 外延工艺 8学时
第三章 氧化工艺 7学时
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第一章 工艺和器件发展概述
1947年第一只具有放大作用的点接触晶体管问世，与电子管相比具有很多优点，引起人们广泛注意，在随后的十几年时间相继发明了各式各样晶体管(合金管、合金扩散管、台面管等)。1960年硅平面工艺和外延技术的出现，使半导器件的制造工艺获得重大突破。它为集成电路的制造开拓了广阔的途径，促进了半导体器件进一步向微型化、低功耗和高可靠性方向发展。集成度由SSI、MSI、LSI、VLSI步入了ULSI时代。
1957年第一只SCR问世以来功率器件也取得了长足的进步，相继推出了GTO(可关断晶闸管)TRIAC(双向晶闸管)和GTR(达林顿功率晶体管)这些都是双极型器件，它们共同优点是功率容量大，导通电阻小，缺点是存在少子贮存效应，开关速度低，电流驱动，驱动功率大，不易控制，七十年末由IR和GE公司发明了单极型功率器件功率MOSFET，立即受到制造厂和用户的重视。三年后西方15家大公司均掌握了功率MOSFET生产技术(VDMOS)，1983年诞生了IGBT双极型器件。半导体器件种类繁多，工艺有别，本次培训主要以外延平面工艺为主，介绍以下内容：单晶硅拉制及衬底制备、外延工艺、氧化工艺、扩散与离子注入工艺、光刻工艺、蒸发工艺、芯片组装工艺。
一、锗合金扩散晶体管制造工艺流程简介
合金扩散晶体管是五十年代中期发展起来的一种高频管。
工艺流程：切片→研磨、抛光、腐蚀→扩散(Sb扩)→装发射极(In合金)→真空烧结(500～550℃)→装基极及支架→烧结(H2)→点焊管座→拉丝→涂保护油→台面腐蚀→去油清洗→管芯腐蚀→烘干→涂胶→封管
二、硅外延平面晶体管制造工艺流程(NPN型)
三、集成电路制造工艺流程
原始硅片 P型(衬底) ρ：8－13Ω·cm 晶面(111)
比平面晶体管多出工艺隐埋(埋层)扩散，隔离扩散。
《集成电路制造工艺》习题集
第一章序言
1. 简述集成电路制造工艺发展的大致状况。
2. 描述圆片和芯片的关系和区别。
3. 和分立器件相比，集成电路有何特有的工艺？
4. 你如何理解集成电路制造工艺课程的性质和任务。
第二章 薄膜制备
2. 二氧化硅在半导体生产中有何作用？
3. 二氧化硅要阻挡杂质要满足什么条件？
4. 组成二氧化硅基本单元是什么？它有哪两种主要的结构？
5. 氧在二氧化硅中起何作用？它有哪两种基本形态？
5. 二氧化硅中的杂质主要有哪几种形式？它们对二氧化硅的结构有何影响？
6. 什么是热氧化生长法？热氧化后硅的体积如何变化？
7. 如果要行长20000A的二氧化硅膜，要消耗多少厚度的硅？
8. 写出三种的热氧化生长法的原理及各自的特点。
9. 写出热氧化生长法的主要规律。
10. 影响氧化生长速率的因素有哪些？
11. 在半导体生产中为何常采用干—湿—干的氧化方法。如果要生长5000纳米的膜，需要
多长的氧化时间？（已知在T=1200℃，B湿=117.5um2/min）
12. 描述二氧化硅-硅系统电荷的种类、产生原因及改进措施。
13. 如何测试二氧化硅的厚度？
14. 二氧化硅的缺陷包括哪几个方面？
15. 叙述氢氧合成氧化的原理及特点。
16. 叙述高压氧化的原理及特点。
17. 什么叫掺氯氧化？它有何优点？掺氯氧化时要注意哪些问题？
18. 热分解氧化和热氧化有何区别？它有何特点？
19. 简述外延在半导体生产中的主要作用有哪些？
20. 叙述最常用的外延生长的化学原理？
21. 外延生长系统包括哪几个主要部份？加热炉的形状有哪几种，各有什么特点？
22. 画出四氯化硅汽化器的结构框图并说明其工作原理。
23. 说明在外延生长过程中如何适当的选择四氯化硅的浓度和外延生长温度？
24. 外延生长中的热扩散效应对外延质量有何影响？如何减小热扩散现象？
25. 什么是外延中的自掺杂效应？自掺杂的原因是什么？如何减小自掺杂现象？
第一章 集成电路芯片封装技术
1. (P1)封装概念：狭义：集成电路芯片封装是利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。
广义：将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。
2. 芯片封装实现的功能：
1 传递电能，主要是指电源电压的分配和导通。
2 传递电路信号，主要是将电信号的延迟尽可能减小，在布线时应尽可能使信号线与芯片的互连路径以及通过封装的IO接口引出的路径达到最短。
3 提供散热途径，主要是指各种芯片封装都要考虑元器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出的问题。
4 结构保护与支持，主要是指芯片封装可为芯片和其他连接部件提供牢固可靠的机械支撑，并能适应各种工作环境和条件的变化。
3. 在确定集成电路的封装要求时应注意以下儿个因素:
1 成本 2 外形与结构 3 可靠性 4 性能
4. 在选择具体的封装形式时，主要需要考虑4种设计参数:
性能、尺寸、重量、可靠性和成本目标。
5．封装工程的技术层次：
第一层次(Level1或First Level):该层次又称为芯片层次的封装（Chip
Level Packaging),是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架(Lead Frame）之间的粘贴固定、电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次组装进行连接的模块(组件Module)元件。
第二层次(Level2或Second Level:将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成个电路卡（Card〉的工艺.
第三层次(Level3或Third Level):将数个第二层次完成的封装组装成的电路卡组合成在一个主电路板（Board）上使之成为一个部件或子系（Subsystem）的工艺。
第四层次(Level4或Fourth Level)将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。
