最新半导体元件与积体电路及无尘室生产车间详解幻灯片.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着

2、，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

3、已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过

4、了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅2022/7/182照片來源: AT&T 2022/7/189199519971999200120042007最小圖形尺寸(m m)0.350.250.150.130.100.07DRAM 位元數/晶片位元的單位成本(千分之一美分)64M256M1G4G16G64G0.0170.0070.0030.0010.00050.0002微處理器電晶體數目/cm2電晶體的單位成本(千分之一美分)4M7M13M25M50M90M10.50.20.10.05

5、0.02ASIC電晶體數目/cm2電晶體的單位成本(千分之一美分)2M4M7M13M25M40M0.30.10.050.030.020.01晶圓尺寸 (mm)2002002003003003003004002022/7/1810以0.35微米技術製造的晶粒以0.25微米技術以0.18微米技術300 mm200 mm 150 mm晶片晶片或晶或晶粒粒2022/7/1811超淺接面下匣極上匣極源極汲極介電質n+n+P型晶片小於0.014 微米 匣極的寬度 照片來源: NEC Corporation2022/7/1812材料設計光罩光罩無塵室生產廠房測試 封裝最後測試加熱製程微影製程離子佈植與光阻剝

6、除 金屬化化學機械研磨介電質沉積晶圓蝕刻與光阻剝除2022/7/1813低粒子數的人造環境最初的無塵室是為了醫院手術房而建的粒子是良率的殺手 積體電路製造必須在無塵室中進行2022/7/1814最初的無塵室是為了醫院手術房而建的1950年之後半導體工業採用本項技術越小的圖形尺寸就需要純淨度更高的無塵室粒子數越少，造價越高2022/7/1815等級 10：每立方英尺內其直徑大於0.5微米的微粒數目必須小於10顆 等級 1 ：每立方英尺內其直徑大於0.5微米的微粒數目必須小於1顆0.18 mm 元件需要高於等級1以上的無塵室2022/7/18160.1110100100010000100000Cl

7、ass 100,000Class 10,000Class 1,000Class 100Class 10Class 1粒子總數 / 立方英尺0.11.010以微米為單位的粒子尺寸Class M-12022/7/1817 等級粒子 / 立方英尺0.1 mm0.2 mm0.3 mm0.5 mm5 mmM-19.82.120.8650.28 1357.531 10350753010 100 750300100 1000 1000710000 10000702022/7/1818 到到19801980年代為止，在半導體元件製造中，設計、元年代為止，在半導體元件製造中，設計、元件開發、製程開發與生產是不可

8、分的。但最近製程件開發、製程開發與生產是不可分的。但最近製程及製造各自衍生出獨立的商機。就是半導體的晶圓及製造各自衍生出獨立的商機。就是半導體的晶圓處理工程，出現只靠接訂單生產的晶圓代工廠。處理工程，出現只靠接訂單生產的晶圓代工廠。 半導體製造設備廠商的功能逐漸擴大，以往元件製半導體製造設備廠商的功能逐漸擴大，以往元件製造廠的製程或製造的工作，也在設備製造廠的功能造廠的製程或製造的工作，也在設備製造廠的功能轉變過程中逐漸埋沒。總之無論如何，製程的工作，轉變過程中逐漸埋沒。總之無論如何，製程的工作，可說是背後支撐著半導體元件的進展。可說是背後支撐著半導體元件的進展。 開發新型低耗電力開發新型低耗

9、電力MPUMPU的美國企業的負責人，毫不的美國企業的負責人，毫不在意自己的公司稱為在意自己的公司稱為Virtual factoryVirtual factory，不進行晶不進行晶片的製造，全委外。這代表製程的幕後論愈發穩固，片的製造，全委外。這代表製程的幕後論愈發穩固，並浮現出晶圓代工廠在半導體製程的重要性及可做並浮現出晶圓代工廠在半導體製程的重要性及可做為獨立事業的意義。為獨立事業的意義。2022/7/1819 基本製程基本製程: :包括微影包括微影 (lithography)(lithography)、乾式蝕刻、乾式蝕刻、薄膜沉積的薄膜沉積的CVDCVD或或PVDPVD等。等。 自從自從1

10、9481948年電晶體的發明，開啟了年電晶體的發明，開啟了19501950年代的電晶體年代的電晶體時代，電晶體的發明者對照於半導體的工作，就像是時代，電晶體的發明者對照於半導體的工作，就像是物理學家的工作。加上製造、加工技術方面的化學家，物理學家的工作。加上製造、加工技術方面的化學家，對於對於ICIC的開發，成為一種需要許多專業領域的綜合技的開發，成為一種需要許多專業領域的綜合技術。術。 當初只要一名技術人員，可理解所有的製程並加以實當初只要一名技術人員，可理解所有的製程並加以實行。但是隨著專業的分化，出現所謂的擴散工程師、行。但是隨著專業的分化，出現所謂的擴散工程師、蝕刻工程師。如今每一位技

11、術人員，甚至無法理解自蝕刻工程師。如今每一位技術人員，甚至無法理解自己定位在全體製程的哪一部份，僅在技術上及專業上己定位在全體製程的哪一部份，僅在技術上及專業上不斷分化不斷分化。 2022/7/1820相相關關學學 主主 問問 要要 領領 製製 域域 程程 技技 術術應應用用化化學學高高分分子子化化學學物物理理化化學學應應用用物物理理光光、真真空空、離離子子、電電磁磁、其其他他機機械械工工學學金金屬屬、冶冶金金學學材材料料工工學學電電子子工工學學電電機機工工學學電電腦腦軟軟體體矽結晶矽結晶磊晶成長磊晶成長CVDCVDPVDPVD乾式蝕刻乾式蝕刻離子植入離子植入微影微影 ( ( 曝光曝光 ) )

12、光阻光阻擴散，氧化擴散，氧化CMPCMP電鍍電鍍 全部相關全部相關全部相關全部相關2022/7/1821 製程的開發，雖由元件製造廠與設備製造廠雙方推製程的開發，雖由元件製造廠與設備製造廠雙方推進，但從需求的掌握及商機的觀點，應以元件製造進，但從需求的掌握及商機的觀點，應以元件製造廠的製程開發為主體。廠的製程開發為主體。 設備製造廠新設備開發的動機，是由設備的使用者設備製造廠新設備開發的動機，是由設備的使用者元件製造廠所帶來的，這樣說也不為過。但即使元件製造廠所帶來的，這樣說也不為過。但即使說設備在進步，現實中還是存在許多技術的問題，說設備在進步，現實中還是存在許多技術的問題，元件製造廠的製程技術人員的確在不斷努力克服。元件製造廠的製程技術人員的確在不斷努力克服。再配合設備製造廠的經驗累積，以此為基礎而提昇再配合設備製造廠的經驗累積，以此為基礎而提昇設備技術。設備技術。 半導體製程與製造設備的關係是處於以設備為先或半導體製程與製造設備的關係是處於以設備為先或以製程為先的重要選擇。在美國成功的例子，是從以製程為先的重要選擇。在美國成功的例子，是從以設備為先起步，進而配合製程，日本的情況剛好以設備為先起步，進而配合製程，日本的情況剛好相反。主要是因為美國的設備製造廠具備有製程開相反。主要是因為美國的設備製造廠具備有製程開發能力。發能力。