中職教育一年級(jí)上學(xué)期電子與信息《微電子尺寸》教學(xué)課件

項(xiàng)目一走進(jìn)微電子技術(shù)1.1微電子尺寸微電子技術(shù)與器件制造主講人：魏晶星2.1硅提純引言

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INTRODUCTION微電子技術(shù)是隨著集成電路，尤其是超大型規(guī)模集成電路而發(fā)展起來(lái)的一門新的技術(shù)。其發(fā)展的理論基礎(chǔ)是19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代期間建立起來(lái)的現(xiàn)代物理學(xué)。微電子技術(shù)包括系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動(dòng)測(cè)試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù)，微電子技術(shù)是微電子學(xué)中的各項(xiàng)工藝技術(shù)的總和。什么是微電子微電子的尺寸微電子產(chǎn)業(yè)的介紹PART05。。。。。。目錄2.1硅提純微電子生產(chǎn)工藝1.1微電子尺寸知識(shí)目標(biāo)1.了解什么是微電子2.了解微電子工藝1.1.1什么是微電子1.1.1什么是微電子1.1.2微電子的尺寸比較微電子的尺寸比較什么是集成電路1.1.3微電子與集成電路1.1什么是集成電路什么是集成電路一、集成電路集成電路：在一塊半導(dǎo)體單晶片上，通過(guò)一系列特定的加工工藝，制作出許多晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件，并按照一定的電路互連關(guān)系“組裝”起來(lái)，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)，執(zhí)行特定的電路或系統(tǒng)功能。特點(diǎn)：在體積、重量、耗電、壽命、可靠性和電性能等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體分立元件電路。2.1微電子尺寸知識(shí)目標(biāo)1.微電子的制造工藝2.微電子的性能指標(biāo)2.1.1微電子的工藝2.集成電路制造工藝集成電路設(shè)計(jì)集成電路制造集成電路封裝集成電路測(cè)試封裝好的芯片

集成電路制造工藝

集成電路制造工藝硅片

硅襯底

晶圓wafer晶圓wafer晶粒

裸晶die單元cell

芯片

集成電路Chip/IC硅棒硅錠

芯片的制造1.1.5集成電路的指標(biāo)表征集成電路發(fā)展水平指標(biāo)一特征線寬表征集成電路發(fā)展水平指標(biāo)—特征線寬;微米Micrometer:1.0um(1.0um1.2um1.5um2um3um4um5um.….)亞微米(SM--Sub-Micrometer):0.8um0.6um深亞微米(DSM--DeepSub-Micrometer):0.5/0.35/0.25um超深亞微(VDSM--VeryDeepSub-Micrometer):0.25um0.18um0.13um納米:0.09um(90nm)0.07um(70nm)1.1.5集成電路的指標(biāo)SSI(SmallScaleIntegration)<102MSI(MiddleScale~)102-103LSI(LargeScale~)103-104VLSI(VeryLargeScale~)105-107ULSI(UltraLargeScale~)>108表征集成電路發(fā)展水平指標(biāo)二

集成電路規(guī)模1.1.6集成電路晶圓集成電路晶圓集成電路制造工藝做出的產(chǎn)品稱為圓片;目前圓片的直徑大小通常有5英寸(125mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)和12英寸(300mm)不等;每一片圓片上經(jīng)過(guò)光刻、氧化、擴(kuò)散、刻蝕、薄膜淀積等諸多制造工序，最終在硅單晶圓片上做出各類電子器件以及互連線，完成一定的電路功能。1.1.6集成電路的芯片一片圓片上通常包含了結(jié)構(gòu)和功能的相同的數(shù)百甚至數(shù)干個(gè)面積不大的重復(fù)單元;這些單元最終被分別切開并封裝在陶瓷或者塑料材料的封裝外殼中，從而形成前頁(yè)所示的產(chǎn)品;每一片圓片最終可以生產(chǎn)出很多功能相同的集成電路塊。集成電路芯片1.1.6顯微鏡下的集成電路在圓片上的每一個(gè)單元中都包含了許多電阻、電容、二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等基本電路元件;這些元器件由于尺寸非常小，通常都在微米甚至納米級(jí)別之間，所以光憑肉眼是無(wú)法看清的，只有在高倍率顯微鏡下才能夠看到這些電子元器件的廬山真面目;圖中是在顯微鏡下看到的一塊單元芯片的圖形顯微鏡下的集成電路芯片1.1.6集成電路的封裝集成電路的封裝1.1.7集成電路行業(yè)介紹半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)和制造相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)是全球第一大產(chǎn)業(yè)，占全球GDP的10%。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè):3000億美元電子信息產(chǎn)業(yè):5萬(wàn)億美元戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè):國(guó)家工業(yè)的明珠、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模及技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。產(chǎn)業(yè)的地位及重要性1.1.7集成電路行業(yè)介紹1985-1999年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額年均增長(zhǎng)率:16.2%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大;1999~2006年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額年均增長(zhǎng)率:7.5%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模平穩(wěn)增長(zhǎng)，規(guī)模達(dá)到2477億美元，電子信息產(chǎn)業(yè)成為世界第一大產(chǎn)業(yè);2006年全球集成電路生產(chǎn)線:600條，產(chǎn)能主要分布在8英寸和12英寸生產(chǎn)線;2007年全球8英寸線近190條;2007年底，全球12英寸集成電路生產(chǎn)線超過(guò)70條，大陸3條。2012年最小工藝節(jié)點(diǎn)45nm，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到3000億美元;我國(guó)集成電路生產(chǎn)線合計(jì)65條，其中8英寸15條，12英寸6條;2014年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全球銷售額3398億美元;產(chǎn)業(yè)規(guī)模及市場(chǎng)需求1.1.7集成電路行業(yè)介紹20世紀(jì)60~70年代:世界十大半導(dǎo)體廠商由美國(guó)一統(tǒng)天下;20世紀(jì)80年代:日本半導(dǎo)體崛起，世界十大半導(dǎo)體廠商由美、日兩國(guó)平分;20世紀(jì)90年代:產(chǎn)業(yè)開始出現(xiàn)多極化，世界十大半導(dǎo)體廠商由美國(guó)、日本、歐洲瓜分;近些年來(lái):產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步多極化，2014年全球二十大半導(dǎo)體廠商中，美國(guó)有8家、日本3家、歐洲3家、臺(tái)灣3家、韓國(guó)2家、新加坡1家;產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)1.1.7集成電路行業(yè)介紹國(guó)名著名半導(dǎo)體廠商1.1.7集成電路行業(yè)介紹第一，集成電路產(chǎn)業(yè)是更新?lián)Q代最快的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品的集成度每18個(gè)月增長(zhǎng)一倍（摩爾定律)。第二，產(chǎn)品的性價(jià)比越來(lái)越高。第三，集成電路產(chǎn)業(yè)投資巨大，風(fēng)險(xiǎn)極高，被譽(yù)為“吞金”產(chǎn)業(yè)。投資建設(shè)集成電路生產(chǎn)線的費(fèi)用:8英寸線10億美元;12英寸線15億美元;8英寸集成電路生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用:100萬(wàn)元/天極高的集成電路設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)1.1.7硅提純?cè)O(shè)備集成電路芯片制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程1.1.7集成電路行業(yè)介紹半導(dǎo)體行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈1.1.7集成電路行業(yè)介紹(1）集成電路產(chǎn)業(yè)是主要以IC設(shè)計(jì)業(yè)（Fabless如海思、英偉達(dá))、IC芯片制造業(yè)（Foundry)IC封裝測(cè)試業(yè)等三業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，另外還有IC支撐業(yè)（硅片材料廠、半導(dǎo)體設(shè)備廠、測(cè)試儀器廠等)。

(2)IDM（整合元件制造/垂直整合制造）模式:指從設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試到銷售自有品牌IC都一手包辦的半導(dǎo)體公司，如:Intel,TI,Samsung。集成電路產(chǎn)業(yè)模式及分工1.1.7集成電路行業(yè)介紹(1)IC設(shè)計(jì)公司(Fabless):根據(jù)電子系統(tǒng)的要求,利用EDA設(shè)計(jì)軟件、進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、電路仿真、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證等工作，最后完成版圖數(shù)據(jù)文件交給IC代工廠。(2）IC代工廠（Foundry):利用IC設(shè)計(jì)公司的版圖數(shù)據(jù)制成光刻掩膜版，利用復(fù)雜