图解半导体逻辑IC制程
图解半导体逻辑IC制程
电子机器的动作所必需的内部信号处理人致可以分为模拟信号处理和数字信号处理。处理前者的是模拟用半导体器件，处理后者的数字信号处理的就是逻辑IC,逻辑IC中也有很多种类。
IC、LSI在制造程序上大致分为双极系列和MOS系列，还可以再分为混合两者的BiCMOS 等复合型。
逻辑IC是执行数字信号处理的IC、LSI,双极系列（也就是双极逻辑）现在只有TTL和ECL, 因此提及逻辑IC时，一般可以视为指CMOS逻辑系列以及BiCMOS系列。
而且，逻辑IC也可分为（1）通用逻辑、通用MPU之类的标准品：（2） ASIC （特殊用途用IC）；（3）配合本公司规格开发的定制LSI专用产品这几类。
ASIC nJ"以分成ASCP （顾客专用品）和ASSP （待业专用品），ASCP还能进一步细分成门阵列（GA）、可现场编程式门阵列（FPGA）、标准单元（SC）、嵌入式单元阵列（ECA）等。但是，即使是完全的定制IC,但通讯用或数码家电、车载系统中基本使用的电路及构件等都是相同的，开发上的平台大都由半导体生产厂家准备。通过以平台为基础进行设计，可以缩短开发时间。像这样定制IC和ASIC的界限没有明确区分，有时也将定制IC作为通用产品进行销售，由此可见，目前情况下这样的分类是非常困难的。
逻辑IC中有被称为MPR （niiciopenpheral:微控制器周边设备）的器件。这是和于硬盘、图像处理、打印机等，主要用于计算机周边设备的专用LSI。各机器生产厂家大都采用ASIC 的方法进行开发，和上述一样很难做出明确的分类。
逻辑IC可以分为制造工艺、应用领域、设计方法等3种，因此分类越来越困难。
逻辑IC、LSI的分类
O双极逻辑IC、LSI
TTL （Transistor Transistor Logic）
目前，只有部分生产厂家在生产，市场也在不断缩小。
ECL（Enutter Coupled Logic）
通过把NPN双极晶体管放在非饱和区域使用，并缩小理论振幅来获得高速特性，可用于要求高速性的IC测试器、通讯用等。
O代表性的CMOS逻辑IC/LSI
通用CMOS逻辑
MPU （Micro Processing Unit）
MCU（Micro Controller Unit）
DSP（Digital Signal Processor）
MPR（Micro Peripherals）
ASIC（Application Specific IC）
GA（Gate Array）
SC（Standaid Cell）
DSP的例子
面向各种用途的逻辑IC
CMOS和反相电路
CMOS电路是由P通道能及N通道双方的MOS晶体管构成的电路。由于具有消耗电流少、高速化方便、抗杂音能力强、输入输出全摆式等特点，因此现在几乎所有的LSI都是在这种技术的基础上构成的。
CMOS技术
CMOS的结构是在N型基板中形成P通道的晶体管，在N型基板中做成较人的低浓度P型区域（叫娓娓动听P井），在P井中形成N通道晶体管。还有与基相反，使用P型基板做成N井的。
反相器
是逻辑IC/LSI的基本电路。如图所示，举例说明N型或P型晶体管（TN、TP）串联形成的反相电路。门极G上输入“1”信号（SP电位）的话，TN将为ON,而TP则成为OFF。
相反，输入“0"信号（SN电位）的话，TN为OFF,而TP则成为ON。对于任何输入，总有一个对应的晶体管是OFF状态，且由SP到SN的电流不会流通，因此消耗电流将减少
（PMOS、NMOS的1/100-1/1000）。ON\OFF切换时因寄生电容会充放电，因此随着工作频率增加，耗电量将增大。
优点
•非常少的耗电量
•快速的动作速度
•抗杂音较强
•和TTL可兼弱容性
•以低电压动作简单
缺点
•制作和序复杂且耗时长
用途
•标准逻辑（相当于TTL逻辑）
•几乎所有的数字L S I （MPU\MCU） \D S P\图象处理L S I \语音处理）
•电子计算器\钟表\游戏机
•掌上电脑
•电话机
•存储器（R AM \ R OM）
•其他\客户规格逻辑电路等
输入输
出输入信号
输出信号―LJ -LTi—
CMOS反相器的图形记号和动作
CMOS反相器的电路图
例：CMOS反相器的结构图
通用逻辑（CMOS）
指将构成数字电路的闸、缓冲器、正反器等最基本的功能予以独立的IC产品群。而且，功能、引脚配置、电气特性等都是全球性标准化的产品群。在制程上还有CMOS、BiCMOS、双极等。
通用逻辑的主要功能
•逻辑运算功能（闸电路）图1
•开关功能
•数据的保持功能图2
•总线驱动器（缓冲器）功能图3
•计数器/除频功能
•电平移动功能 品名和标准化
附加74XXX 的品名的标准逻辑作为74规格，其功能、引脚配置都加以标准化。如果品名
（上述XXX 的部分）相同，则功能、引脚配置无论哪个生产厂商、哪个系列都相同。系列 名不同，数据处理速度、驱动能力等性能将不同，相反，如果系列名相同，则无论哪个生产 厂商的性能人致相同。各系列中有数十品种到百数十品种的产品（功能）。
*通用逻辑最早以使用双极系列逻辑为主，现在能方便地实现低耗电量/低电源电压的CMOS 逻辑已成为主流。而且，双极系列中，ECL 也用于超高速应用领域（高速测试器等）。
14 V cc 13 6A 12 6Y 11 5A 10 5Y 9 4A 8 4Y
(TOP VIEW)
图 1 闸 IC 例/74VHC04
1A 1Y 2A 2A 3A 3A GND
1CLR 1D 1CK 1PR 1Q 1Q GND
图2正反器IC 例/74VHC74
图3缓冲器IC 例/74VHC244
G1*******D —1A2Y1A2Y1A2Y1A2YGN
1 2 3 4 5 6 7
(TOP VIEW)
14 Vcc 13 2CLR 12 2D 11 2CK 10 2PR 9 2Q 8元
4 1 YA 1 2 2 1
C-G 1 4 2 3 3 2 C2YAYAYA V 12 12 12 09876543 1— 1— 1— 1— 1— 4— 1— □ nnnnnnnnn
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234567890
TC 74 VHC 244 FT (EL)
~r 〒曲涯關■懑 包装名
!
封装名 —功能名 L
系列名 L
表示74规格系列 生产厂商名
品名的辨认证
5V 系列
廉列
3 3VM 列
5V 系列 74VC)(播列 741CXJJ 列 741VX® 列
74VHC 系列 74 AC 系列 74HC 系列
480系列
741VT 廉列
74ALVR 列 740CM 列 74A0T * 列
74F 康列 74ASS9! 74S 廉穷 74ALS 系
另 74LSJK9I
IX 廉穷
列
-TTL — 5V 系列
•双极系列
2 3系列
3 3V 柬列
CCMOS 系列
BiCMOS 系列
通用逻辑的种类微处理器
微处理器（micro-computer,简称nucon）,作为计算机，通过LSI实现必要功能的小型计算机。从身边的
家电产品到计算机及小型控制机器，被广泛应用在系统中。
策处理器由进行运算、控制的CPU （中央运算处理装置）、进行记忆的存储器、进行和外部输入、输出的
I/O的三部分构成。它们之间的信息交换，通过以下三务总线进行。
（1）地址总线：用于指定存储器及IO地址的信号线；
（2）数据总线：用于将数据传输到地址总线指定的存储器及I/O的信号线；
（3 ）控制总线：用于指示是否读取或写入存储器及LO.或其他从CPU进行各种控制的信号线。
人规模系统中，将各种结构要素加以集成化后的LSI进行组合，小规模系统中，使用将这些集成到一块芯片
上的LSL
地址总践
ROM/RAM
CPU和各种总线连接图
CISC 和RISC
计算机心脏部分一CPU人致分为两类。一类是具有实现复杂且高度功能的命令，旨在提高性能的CISC。还有一类是将命令设置单纯化，旨在提高命令执行速度的RISCo
CISC方式
减少一个处理所需的命令数，旨在提高性能。通过1个命令就可以执行复杂的动作，因此叫做CISC （Complexed Iiistmction Set Computer：复杂命令集计算机）方式。相反，命令长度可变，且比较复杂，因此解读需要一定的时间，用于执行的内部电路变得复杂，硬件设计的负担增加。
RISC方式
只具有少数的单纯性命令，旨在加快执行速度。命令长度固定，因此解码器电路及执行电路
的规模较小。命令只有最基本的，因此叫做RISC （Reduced Iiisti-uction Set Computer ：缩小 命令集计算机）方式。命令数量少，因此需要软件的负担增加，但通过使用C 语言等高级 语言，可以提高开发效率。
CISC
RISC
命令的种类
•具有实現厦杂且爲度功絶的命令 •具有
复册且多样的寻址模式 •访问存储黑的命今車直
•段建于单功幾的墓*命令 •县址懵攻较少
•袴储潺访同限定于取出儒再命今
侖令的格戒
•令令长度的种类丰冨 •恪式复杂且种类多
•命令长«92 1多为32比特1 •ffl*的格式
命令的欽行速度
•廉敷个时钟
•诵过1个聘神真行
命令行的电路
•很多能况下使用微型Rg •便用現线逻辑 ■线处理
•实行非管钱飪理或是实行罩規的 •通过
書线的■适化.163■线尺 绘级计赅陆技术的引丘加連Q 令
谕用彷存咨数
•较少（8个左右1
•较多（帳多慣况下为32个 ________ J
CISC 和RISO 的特征
微处理器（MPU ）
MPU 是意气风发计算机所需的运算、控制功能集成到一块芯片上的LSE 随着半导体集成 电路技术的不断发展，以往将多个IC 进行组合后构成CPU 的器件现在可以用一个MPU 加 以实现。 何谓MPU 我们将构成微处理器要素中的运算部分和控制
部分合在一起的心脏部分叫做CPU,将这个 CPU 通过1个LSI 加以实现的器件就是MPU (微处理器)。MPU 不能单独作为计算机动作, 因此将存储器及VO 进行组合后构成计算机。
MPU 的基本动作
CISC 系列和RISC 系列微处理
TOSHirjA
目前的大部分计算机都是从存储器读取命令、一个个逐步执行的被叫做诺依曼型的器件。MPU读取写在存储器内的程序，解读写在程序内的命令，按照指示，执行将数据存储到存
储器内，或将数据取出等作业。
微处理器的功作单元例
微型周边设备(MPR)
所谓微型周边设备(周边LSI),是指存在于MPU和输入输出设备之间接I I的LSI。主要分为支持MPU的LSI和控制周边设备以及传输数据的LSI,根据不同用途，有各种种类。
MPR用于减轻对MPU的负担，提高整个微控制器系统的性能。因为通过专用LSI控制周边设备，因此也可以减轻软件的负担。MPR不断在必须采取图形用及MPEG等图像处理、声音识别等高速处理的领域中得到应用。
MPU支持用MPR
存储器管理单元(Memory Management Unit: MMU)
采用人量且多种存储器的系统中，管理存储器变得复杂，因此要使用MMU，减轻MPU的负担。
可编程中断控制(Programmable Inteirupt Contiol： PIC)
在需要多个中断输入的系统中，通过PIC扩人中断处理的功能。在连接很多周边设备等情况时，发挥整理交通的作用。
直接存储器存取控制器(Direct Memory Access Contiollei:D2vIAC)
通过使用DMAC,可以在不通过MPU的情况下，直接在周边设备及存储器之间高速传输数据。在DMAC传输数据期间，MPU也可以进行其它处理，因此可以人幅度提高系统的效率。周边控制用MPR
实时时钟(Real-Time Clock:RTC)
这是用于系统的时钟专用LSI。使用MPU的数据总线，输入输出时刻数据。一般情况卞，备有专用电池，即使系统电源断开，也将保持时钟动作。
硬盘控制器(Hard-Disc Controller： HDC)
这是用于控制硕盘驱动器的专用LSI。硬盘可以高速保存大容量的数据，因此成为计算机的辅助存储装置的主流。
除此以外，还有图像处理用图形显示控制器(Graphic Display Controller: GDC )、CD-ROMDVT)-ROM驱动用的伺服处理器、音频用数字信号处理器(DSP)等各种专用的
MPRo
微控制器(MCU)
微控制器是将除了执行运算及控制的MPU功能以外，还有存储功能、输入输出控制功能集成在一块芯片LSI上的器件。也叫做单芯片微控制器。
何谓MCU
MCU在1个LSI中，收纳应用设备所必须的人部分功能，做成极为小型的电路，因此成本低，适合量产。作为安装在家电设备及产业设备等中的控制器，被人量使用。应该内置的周边功能根据应用设备不同而不同，因此针对特定用途的性格较强，根据各种用途，做成多品种的MCUo
L/r■ I 芯片放人照片
输
入输出端口堆
栈
指
针
程序计数器
计时器
J
控制逻辑
运
算
单
元
命令寄存器
数
据
总
线■入输出|
濯俘计敎器
1—
彳住序存储器
V tJtHROM/TPRCM)
r・・■n
芯片的放框（左面照片）
I 暂时童存銘1匚佥令窮。
邊黨运算单元
IALU）
[RAM)
微控制器的内部结构例
MCU应用到彩色串联打印机的举例
微控制器开发系统开发应用了微控制器的产品时，必须开发产品本身（硕件）及使微控制器动作的程序（软件）。
这些开发以及验证所必须的一套器材统称为开发系统。
★语言工具
语言工具是对用户源程序执行从编码到编译、汇编、链接等一系列作业，用于输出对彖（执行）文件的系统的总称。
★设计支持工具（CASE工具）
CASE工具是用于支援以设计工程到编程工程以及文档制作为中心的维护工程的系统名称。
★嵌入控制
嵌入控制是对用户源编程提供特定功能的软件的总称。
V实时OS＞
用于控制安装系统中多任务动作的软件。
＜中间件〉
通过软件实现以往靠硕件实现的功能。
测试工具
用于确认对彖文件动作的系统的总称。
V调试工具〉
“模拟器”及“仿真器”的用户接11。
V模拟器〉
用软件模拟MCU动作的软件。无须控制器的系统，适合于理论调试。
＜实时仿真器〉
在实际设备系统上确认动作的方法，是将“仿真控制器”及“仿真埠”进行组合的系统的总称。我们将在此设备上加上用户接II—"调试工具”后的系统叫做“实时仿真系统”。
＜辅助工具〉
用于联结“实时仿真器”和用户对象的工具的总称。
开发系统的概念图
系统的结构例
何谓系统LSI
主要将数码家电、手机等通信用、以及汽车用所必须的系牢进行集成的人规模设备专用的LSI即为系统LSI。随着应用领域的不断扩人，各种系统LSI的开发正在不断发展，超出千万栅的产品也陆续登场。
系统LSI没有明确的定义。好像各公司有不同的定义，以卞是一般的例子。
•具有多内核（MPU、存储器、逻辑或模拟）的单块集成电路LSI：
•担当系统或子系统主要功能的LSI：
•10万栅以上规模的LSI：
•针对单个或多用户的特定应用所开发的LSE
不包括单芯片的微控制器及电子计算器用、时钟用LSI、SRAM及快闪式存储器的多芯片封装产品、系统模块。
系统LSI的具体应用领域有数码家电（数字TV机顶盒、DVD数码相机、数码摄像机等）计算机及周边设备用（MPEG、图形等图像处理、硬盘用马达及磁头控制）、通信用（网络、手机等）、汽车用（引擎控制、导航、智能传输系统等）等，还有一部分为产业用而开发。
Eg
用于数码相机的系统LSI
系统LS I的具体应用领域有数码家电（数字T V \机顶盒\ D V D \数码相机\数码摄像机等）
手机的方框图 何谓DSP
DSP 正如其名（Digital Signal Processor ）,是将数字信号处理加以特殊化的处理器。一般被 称为DSP 的信
号处理用处理器的内部硬件或结构和一般的MPU 有几人不同点。
DSP 的重要特征如下所示。
•拥有高速乘法器（一般情况卜也具有累加运算结果的功能）； •具有哈佛型结构（针对程序和数据拥有多个专用总线的结构）： •将程序存储器和数据存储器进行分离、独立；
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半导体全制程介绍
半导体全制程介绍 《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗 （Cleaning）之后，送到热炉管（Furnace）内，在含氧的 环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面形 成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到 2000的氮化硅层将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程 N型硅：掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb P型硅：掺入III族元素—镓Ga、硼B PN结： 半导体元件制造过程可分为 前段（FrontEnd）制程 晶圆处理制程（WaferFabrication；简称WaferFab）、 晶圆针测制程（WaferProbe）； 後段（BackEnd） 构装（Packaging）、 测试制程（InitialTestandFinalTest） 一、晶圆处理制程 晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件（如电晶体、电容体、逻辑闸等），为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程，以微处理器（Microprocessor）为例，其所需处理步骤可达数百道，而其所需加工机台先进且昂贵，动辄数千万一台，其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘（Particle）均需控制的无尘室（Clean-Room），虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关；不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗（Cleaning）之後，接著进行氧化（Oxidation）及沈积，最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤，以完成晶圆上电路的加工与制作。 二、晶圆针测制程 经过WaferFab之制程後，晶圆上即形成一格格的小格，我们称之为晶方或是晶粒（Die），在一般情形下，同一片晶圆上皆制作相同的晶片，但是也有可能在同一片晶圆上制作不同规格的产品；这些晶圆必须通过晶片允收测试，晶粒将会一一经过针测（Probe）仪器以测试其电气特性，而不合格的的晶粒将会被标上记号（InkDot），此程序即称之为晶圆针测制程（WaferProbe）。然後晶圆将依晶粒为单位分割成一粒粒独立的晶粒 三、IC构装制程 IC構裝製程（Packaging）：利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路目的：是為了製造出所生產的電路的保護層，避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。 半导体制造工艺分类 半导体制造工艺分类 一双极型IC的基本制造工艺： A在元器件间要做电隔离区（PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离）ECL（不掺金）（非饱和型）、TTL/DTL（饱和型）、STTL（饱和型）B在元器件间自然隔离 I2L（饱和型） 半导体制造工艺分类 二MOSIC的基本制造工艺： 根据栅工艺分类 A铝栅工艺 B硅栅工艺
图解半导体制程概论1
图解半导体制程概论（1） 第一章半导体导论 █半导体的物理特性及电气特性 【半导体】具有处于如铜或铁等容易导电的【导体】、与如橡胶或玻璃等不导电的【绝缘体】中间的电阻系数、该电阻比会受到下列的因素而变化。如： 杂质的添加·温度 光的照射·原子结合的缺陷 █半导体的材料 硅(Si)与锗(Ge)为众所周知的半导体材料.这些无素属于元素周期素中的第IV族,其最外壳(最外层的轨道)具有四个电子.半导体除以硅与锗的单一元素构成之处,也广泛使用两种以上之元素的化合物半导体. ●硅、锗半导体 （Si、Ge Semiconductor) 单结晶的硅、其各个原子与所邻接的原子共价电子（共有结合、共有化）且排列得井井有条。利用如此的单结晶，就可产生微观性的量子力学效果，而构成半导体器件。
●化合物半导体 (Compound Semiconductor) 除硅（Si)之外，第III族与第V族的元素化合物，或者与第IV族元素组成的化合物也可用于半导体 材料。 例如，GaAs（砷化镓）、Gap（磷化砷）、AlGaAs（砷化镓铝）、GaN（氮化镓）SiC（碳化硅）SiGe（锗化硅）等均是由2个以上元素所构成的半导体。
█本征半导体与自由电子及空穴 我们将第IV族（最外层轨道有四个电子）的元素（Si、Ge等），以及和第IV族等价的化合物（GaAs、GaN等），且掺杂极少杂质的半导体的结晶，称之为本征半导体（intrinsic semiconductor）。 ●本征半导体（intrinsic semiconductor） 当温度十分低的时候，在其原子的最外侧的轨道上的电子（束缚电子（bound electrons）用于结合所邻接的原子，因此在本征半导体内几乎没有自由载子，所以本征半导体具有高电阻比。
半导体 制程
半导体制程 半导体制程是指将半导体材料加工成电子器件的过程。半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有良好的电子传导性能和电子隔离性能。半导体制程是半导体工业的核心技术之一，其重要性不言而喻。 半导体制程的主要步骤包括晶圆制备、光刻、蚀刻、沉积、清洗等。晶圆制备是半导体制程的第一步，其目的是制备出高质量的半导体晶圆。晶圆制备的过程包括晶圆生长、切割、抛光等步骤。晶圆生长是指将半导体材料生长成晶体，常用的方法有Czochralski法、分子束外延法等。晶圆切割是指将生长好的晶体切割成薄片，常用的方法有线锯切割、切割盘切割等。晶圆抛光是指将切割好的晶圆进行抛光处理，以获得高质量的表面。 光刻是半导体制程中的重要步骤之一，其目的是将芯片上的电路图案转移到晶圆表面。光刻的过程包括涂覆光刻胶、曝光、显影等步骤。涂覆光刻胶是指将光刻胶涂覆在晶圆表面，以便进行曝光。曝光是指将光刻胶暴露在紫外线下，以形成芯片上的电路图案。显影是指将曝光后的光刻胶进行显影处理，以去除未曝光的部分，形成芯片上的电路图案。 蚀刻是半导体制程中的另一个重要步骤，其目的是将芯片上的电路图案转移到晶圆表面。蚀刻的过程包括干法蚀刻、湿法蚀刻等步骤。干法蚀刻是指将晶圆表面暴露在高能离子束下，以去除未被光刻胶
保护的部分。湿法蚀刻是指将晶圆表面暴露在化学溶液中，以去除未被光刻胶保护的部分。 沉积是半导体制程中的另一个重要步骤，其目的是在晶圆表面沉积一层薄膜，以形成芯片上的电路元件。沉积的过程包括物理气相沉积、化学气相沉积、物理溅射沉积等步骤。物理气相沉积是指将材料蒸发在真空中，以形成薄膜。化学气相沉积是指将材料在化学反应中沉积在晶圆表面，以形成薄膜。物理溅射沉积是指将材料溅射在晶圆表面，以形成薄膜。 清洗是半导体制程中的最后一步，其目的是去除晶圆表面的杂质和残留物，以保证芯片的质量。清洗的过程包括化学清洗、超声波清洗等步骤。化学清洗是指将晶圆浸泡在化学溶液中，以去除表面的杂质和残留物。超声波清洗是指将晶圆放置在超声波清洗器中，以去除表面的杂质和残留物。 半导体制程是半导体工业的核心技术之一，其重要性不言而喻。半导体制程的主要步骤包括晶圆制备、光刻、蚀刻、沉积、清洗等。只有掌握了这些步骤，才能制备出高质量的半导体器件。
半导体cpm制程
半导体cpm制程 一、引言 半导体制程是指将半导体材料转化为电子器件的过程，其中包括了从晶圆制备到最终器件封装的所有步骤。CPM制程是一种新型的半导体制程，它采用了先进的光刻技术和化学机械抛光技术，具有高精度、高可控性和高产能等优点。 二、CPM制程的基本原理 CPM制程是通过在硅片表面形成一层光致聚合物（photoresist）薄膜来实现图形转移的。首先，在硅片表面涂覆一层光致聚合物，并利用光刻机将所需图形曝光在聚合物上；然后，通过化学反应将曝光区域和未曝光区域分别转化为亲水性和疏水性区域；最后，在疏水性区域进行蚀刻或沉积等工艺步骤，以实现对硅片表面的加工。 三、CPM制程的主要步骤 1. 晶圆清洗：晶圆在进入CPM制程前需要经过多次清洗，以去除表面杂质和污染物。
2. 光刻胶涂覆：将光致聚合物涂覆在晶圆表面，形成一层薄膜。 3. 光刻胶曝光：使用光刻机将所需图形曝光在聚合物上，形成图案。 4. 光刻胶显影：使用化学药液将曝光区域和未曝光区域分别转化为亲水性和疏水性区域。 5. 蚀刻或沉积：在疏水性区域进行蚀刻或沉积等工艺步骤，以实现对硅片表面的加工。 6. 光刻胶去除：使用化学药液将剩余的光致聚合物去除，完成一次CPM制程。 四、CPM制程的优点 1. 高精度：CPM制程采用了先进的光刻技术，可以实现微米级别的精度要求。 2. 高可控性：CPM制程中各个步骤都可以进行严格的控制和监测，保证了产品质量的稳定性和可靠性。 3. 高产能：由于CPM制程采用了自动化生产线和大批量生产技术，可以实现高效率、高产能的生产。
4. 环保节能：CPM制程采用了化学机械抛光技术，可以减少废料和废水的产生，达到环保节能的目的。 五、CPM制程的应用领域 CPM制程广泛应用于半导体行业中，包括芯片制造、LED显示屏制造、太阳能电池板制造等领域。随着半导体技术的不断发展和完善，CPM 制程将会得到更广泛的应用和推广。 六、结论 CPM制程是一种新型的半导体制程，具有高精度、高可控性和高产能等优点。它采用了先进的光刻技术和化学机械抛光技术，在半导体行 业中具有重要地位和应用前景。
半导体制程简介
半導體製程簡介 半导体制程是指用于制造半导体材料和器件的工艺流程。半导体器件是现代电子技术的基础，几乎所有的电子产品都离不开半导体器件的应用。半导体制程的发展对提升电子产品的性能和功能至关重要。 半导体制程包括前工艺和后工艺两个部分。前工艺是指对硅片进行刻蚀、沉积、掺杂、光刻等工艺，用于形成各种晶体管、电容器和传感器等器件。后工艺是指将切割得到的芯片进行封装、测试和贴片等工艺，以便进行成品制造和使用。 首先，前工艺的第一步是进行清洗和化学机械抛光，以去除表面的污染物和缺陷。清洗后，需要进行氧化处理，形成一层薄的氧化硅层，用于保护硅片表面和形成绝缘层。 接下来是光刻工艺，利用光刻胶和掩膜模具进行曝光和显影，将所需器件的图案转移到硅片上。通过光刻工艺，可以制造出微小的结构和线路。光刻的精度与分辨率决定了芯片的性能和功能。 在光刻后，需要进行刻蚀和沉积工艺。刻蚀是利用化学或物理手段去除不需要的材料或形成凹凸结构。沉积是将一层薄的材料沉积在硅片表面，如金属、氧化物或多晶硅。刻蚀和沉积工艺的选择和优化，可以控制器件的形状、性能和功能。 掺杂是半导体制程中的重要步骤。通过掺入杂质原子，可以改变半导体材料的导电性质。常用的掺杂元素有硼、磷和砷等。
掺杂后，需要进行退火处理，以激活和固定杂质原子。 完成了前工艺后，需要进行后工艺。首先是切割芯片，将硅片切割成小的芯片单元，以便进行后续的封装。然后是封装工艺，将芯片焊接到外部引脚和封装底座上，以便进行电路连接。封装工艺的设计和调试，对产品的可靠性和稳定性有着重要影响。 最后是芯片测试和贴片工艺。芯片测试是对芯片进行性能和功能的验证和测量。贴片工艺是将芯片封装到电子产品中，如手机、笔记本电脑和汽车等。贴片工艺要求精细和高效，以满足大规模生产的需求。 半导体制程的发展经历了多个技术革新和突破。从最初的二极管、晶体管到现在的集成电路和纳米器件，半导体制程不断创新和进步，推动了电子技术的发展。随着科技的不断进步，半导体制程将会越来越精细和复杂，为未来电子产品的发展提供更加强大的支持。随着科技的迅猛发展和人们对电子产品功能和性能的要求不断提高，半导体制程也在不断进化和创新。 首先，制程的微小化和集成化是半导体制程发展的重要趋势。随着晶体管尺寸的不断缩小，传统的制程工艺已经无法满足要求。为了应对这一挑战，制程工艺需要更加精细和精确。例如，采用了更高分辨率的光刻技术，如极紫外光刻（EUV），使 得制造出更小的结构和线路成为可能。此外，通过采用多层次金属线路和三维集成技术，可以将更多的器件整合在一个芯片上，提高了电路的功能和性能。
半导体制程简介
半导体制程简介 半导体制程是指制造半导体器件所需的一系列工艺步骤和设备。它是将材料转换为具有特定功能的半导体器件的过程，多数情况下是芯片制造的关键部分。 半导体制程通常分为六个主要步骤：前道工艺、IC 设计、曝 光与衬底处理、薄膜沉积、刻蚀与清洗、以及后道工艺。 前道工艺是半导体制程的起始阶段。在这个阶段，制造商会选择适合的衬底材料（通常是硅），并使用一系列的物理和化学方法准备它，以便于后续的加工。 IC 设计是将半导体器件的功能、结构和电路设计成电子文件 的过程。这些文件将被用于后续的曝光与衬底处理。 曝光与衬底处理是半导体制程的关键步骤之一。在这个步骤中，使用光刻机将设计好的电子文件投射到光敏材料上，形成模式。然后，通过化学方法去除暴露的材料，从而得到衬底上的所需结构。这些步骤会多次重复，以逐渐形成多层结构。 在薄膜沉积阶段，使用化学蒸气沉积（CVD）或物理蒸镀（PVD）等方法将薄膜材料沉积到衬底上。这些膜层将用于 实现器件的不同功能，如导电层、绝缘层和隔离层等。 刻蚀与清洗是将多余的材料从衬底上去除的过程。使用化学或物理方法，将不需要的材料刻蚀掉，并进行清洗和检查，确保器件的质量和一致性。
后道工艺是半导体制程的最后阶段。在这个阶段中，制造商会进行结构和线路的连接，以及器件的测试和封装等。这些步骤将半导体器件转换为实际可用的芯片。 半导体制程是一个复杂而精细的过程。通过精确的控制和不断的优化，制造商可以获得高质量、高性能的半导体器件。这些器件在现代技术中发挥着重要的作用，包括计算机、通信设备、消费电子产品等。因此，半导体制程在推动科技进步和社会发展中扮演着重要的角色。半导体制程在现代科技领域扮演着极为重要的角色。随着信息技术的发展和人们对高性能电子设备的需求不断增长，半导体制程成为了现代社会的基石之一。在这方面，特别值得一提的是摩尔定律。 摩尔定律是一种经验规律，它指出在相同面积上可以容纳的 晶体管数量每隔大约18-24个月将翻一番，同时造价也会下降50%。这个规律为半导体制程的发展提供了重要的引导，也推 动了工艺技术的不断创新。通过不断地缩小晶体管的尺寸，制造商可以在同样的用电量下提供更多的计算能力，从而实现了各种高性能和便携式设备的发展。这也使得半导体器件的制程变得越来越复杂。 在现代的制程技术中，微纳米级别已经成为了常见的标准。半导体制程的高度集成和复杂程度要求制造商有精确的控制和确保每个步骤的准确度。同时，制程技术需要足够的可靠性来确保产出的半导体器件质量一致。
半导体制程标准
半导体制程标准 半导体制程标准如下： 一、工艺流程 半导体制程工艺流程主要包括以下几个阶段： 1.制备阶段：该阶段主要任务是清洗、氧化、扩散等基础处理，目的是为后续加工提供稳定可靠的基板。 2.加工阶段：该阶段主要涉及光刻、刻蚀、薄膜淀积、热处理等工艺，以实现电路图形的转移和器件结构的构建。 3.测试阶段：测试阶段包括外观检查、电性能测试、可靠性试验等，以确保产品达到预期的性能和可靠性。 二、设备要求 半导体制程需要使用以下设备： 1.氧化炉：用于进行硅片的氧化处理。 2.光刻机：将电路图形转移到光刻胶上的关键设备。 3.刻蚀机：用于刻蚀硅片上的薄膜层。 4.薄膜淀积设备：用于淀积薄膜材料。 5.热处理炉：进行高温处理，以实现材料性质的改变。 6.检测设备：如电子显微镜、光谱分析仪等，用于产品质量的检测和控制。 三、材料要求 半导体制程所需材料主要包括： 1.晶圆：作为基板，晶圆的质量和规格对最终产品的性能有重要
影响。 2.光刻胶：用于转移电路图形。 3.掩模：用于遮挡部分电路图形，以保证加工的精度。 4.电子元器件：如电阻、电容、晶体管等，用于构建电路结构。 5.其他辅助材料：如气体、液体等，用于加工过程中的化学反应和薄膜淀积。 四、环境要求 半导体制程需要在以下环境中进行： 1.无尘室：空气中的微粒会对产品产生不良影响，因此需要将制程环境控制在无尘状态。 2.温湿度控制：为了确保加工过程中的稳定性和一致性，需要对环境温度和湿度进行严格控制。 3.防静电措施：由于半导体材料对静电敏感，因此需要采取防静电措施，以避免静电对产品产生损害。 4.防震措施：为了避免外部震动对设备运行和产品加工产生影响，需要采取防震措施。 5.防腐蚀措施：由于加工过程中会使用到各种化学物质，因此需要采取防腐蚀措施，以避免化学物质对设备和产品产生损害。 6.防火措施：由于制程中使用的化学物质具有一定的火灾危险性，因此需要采取防火措施，以避免火灾对设备和人员产生危害。 7.环境噪声控制：为了提供一个安静的工作环境，需要对环境噪声进行控制。
半导体制程及原理介绍
制程及原理概述 半导体工业的制造方法是在硅半导体上制造电子元件(产品包括:动态存储器、静态记亿体、微虚理器…等)，而电子元件之完成则由精密复杂的集成电路(Integrated Circuit，简称IC)所组成；IC之制作 过程是应用芯片氧化层成长、微影技术、蚀刻、清洗、杂质扩散、离子植入及薄膜沉积等技术，所须制程多达二百至三百个步骤。随着电子信息产品朝轻薄短小化的方向发展，半导体制造方法亦朝着高密度及自动 化生产的方向前进;而IC制造技术的发展趋势，大致仍朝向克服晶圆直 径变大，元件线幅缩小，制造步骤增加，制程步骤特殊化以提供更好的产品特性等课题下所造成的良率控制因难方向上前进。 半导体业主要区分为材料(硅品棒)制造、集成电路晶圆制造及集成 电路构装等三大类，范围甚广。目前国内半导体业则包括了后二项，至于硅晶棒材料仍仰赖外国进口。国内集成电路晶圆制造业共有11家，其中联华、台积及华邦各有2个工厂，总共14个工厂，目前仍有业者继纸扩厂中，主要分布在新竹科学园区，年产量逾400万片。而集成电路构装业共有20家工厂，遍布于台北县、新竹县、台中县及高雄市，尤以加工出口区为早期半导体于台湾设厂开发时之主要据点。年产量逾20亿个。 原理简介 一般固体材料依导电情形可分为导体、半导体及绝缘体。材料元件内自由电子浓度(n值)与其传导率成正比。良好导体之自由电子浓度相
当大(约1028个e-/m3)，绝缘体n值则非常小(107个e-/m3左右)，至于半导体n值则介乎此二值之间。 半导体通常采用硅当导体，乃因硅晶体内每个原子贡献四个价电子，而硅原子内部原子核带有四个正电荷。相邻原子间的电子对，构成了原子间的束缚力，因此电子被紧紧地束缚在原子核附近，而传导率相对降低。当温度升高时，晶体的热能使某些共价键斯键，而造成传导。 这种不完全的共价键称为电洞，它亦成为电荷的载子。如图1.l(a),(b)于纯半导体中，电洞数目等于自由电子数，当将少量的三价或五价原子加入纯硅中，乃形成有外质的(extrinsic)或掺有杂质的(doped)半导体。并可分为施体与受体，分述如下： 1.施体(N型) 当掺入的杂质为五价电子原子(如砷)，所添入原子取代硅原子，且 第五个价电子成为不受束缚电子，即成为电流载子。因贡献一个额 外的电子载子，称为施体(donor)，如图1.l(C)。 2. 受体(P型) 当将三价的杂质(如硼)加入纯硅中，仅可填满三个共价键，第四个空缺形成一个电洞。因而称这类杂质为受体(acceptor)，如图1.l(d)。 半导体各种产品即依上述基本原理，就不同工业需求使用硅晶圆、光阻剂、显影液、酸蚀刻液及多种特殊气体为制程申的原料或添加物等，以完成复杂的集成电路制作。
半导体制程及摩尔定律
神秘的处理器制程工艺 摩尔定律指导集成电路(IC，Integrated Circuit)工业飞速发展到今天已经40多年了。在进入21世纪的第8个年头，各类45nm芯片开始批量问世，标志着集成电路工业终于迈入了低于50nm的纳米级阶段。而为了使45nm工艺按时“顺产”，保证摩尔定律继续发挥作用，半导体工程师们做了无数艰辛的研究和改进—这也催生了很多全新的工艺特点，像大家耳熟能详的High-K、沉浸式光刻等等。按照业界的看法，45nm工艺的特点及其工艺完全不同于以往的90nm、65nm，反而很多应用在45nm制程工艺上的新技术，在今后可能贯穿到32nm甚至22nm阶段。今天就让我们通过一个个案例，来探索一下将伴随我们未来5年的技术吧。 你能准确说出45nm是什么宽度吗？ 得益于厂商与媒体的积极宣传，就算非科班出身，不是电脑爱好者的大叔们也能知道45nm比65nm更加先进。但如果要细问45nm是什么的长度，估计很多人都难以给出一个准确的答案。而要理解这个问题，就要从超大规模集成电路中最基本的单元 —MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体)晶体管说起。 我们用半导体制作MOS管就是利用其特殊的导电能力来传递0或者1的数字信号。在栅极不通电的情况下，源区的信号很难穿过不导电的衬底到达漏区，即表示电路关闭(数字信号0)；如果在栅极和衬底间加上电压，那么衬底中的电荷就会在异性相吸的作用下在绝缘氧化层下大量聚集，形成一条细窄的导电区，使得源区和漏区导通，那么电流就可以顺利从源区传递到漏区了(信号1)。这便是MOS最基本的工作原理。
在一块高纯硅晶圆上(在工艺中称为“P型半导体衬底”)通过离子扩散的方法制作出两个N型半导体的阱——通俗地讲P型是指带正电的粒子较多，N型则是带负电的粒子比较多。再通过沉积、光刻、氧化、抛光等工艺制造成如图中所示的MOS管，两个阱的上方分别对应源区(source)和漏区(drain)，中间的栅区(gate)和下方的衬底中间用一层氧化绝缘层隔开。我们通常说的90nm或者45nm工艺，就是指的栅极下方两个阱之间的长度，称之为导电沟道长度。 上图中给我们勾勒出来的是一个NMOS，当栅极接正向电压时，NMOS会导通。事实上还存在另外一种PMOS，其性质完全相反，当栅极接负电时，通过在绝缘区下方聚集正电荷来导通。 在实践中，工程人员很快就发现了单个MOS管在作为逻辑电路导通时，会有源源不断的电流通过，这使得MOS管功率居高不下。而事实上我们只需要传递信号就行了，无论是用电流，又或者是用电压方式，而不需要MOS管有较高的功耗。为了降低MOS管的工作功耗，可科学家们又开发了CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导)电路。 CMOS的电路结构
55nm logic前段工艺
55nm logic前段工艺 55nm逻辑前段工艺是一种半导体制造工艺，用于制造逻辑电路芯片。本文将对55nm逻辑前段工艺进行介绍和分析。 55nm逻辑前段工艺是指半导体芯片制造过程中的前期工艺步骤。在这个工艺中，主要包括晶圆清洗、光刻、蚀刻、沉积、扩散等步骤。这些步骤的目的是将设计好的电路图案转移到硅片上，并形成电路结构。 在晶圆清洗步骤中，主要是将硅片表面的杂质和污染物清除干净，以保证后续步骤的顺利进行。然后，在光刻步骤中，通过使用光刻胶和光刻机，将设计好的电路图案投射到硅片上。接下来的蚀刻步骤中，使用化学物质将未被光刻胶保护的部分进行刻蚀，形成电路结构。而沉积步骤中，通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法，在硅片表面形成一层薄膜，用于隔离不同电路之间的相互干扰。最后，在扩散步骤中，通过加热的方法，将掺杂物导入硅片中，形成PN结构，实现电路的功能。 55nm逻辑前段工艺的特点是工艺步骤相对简单，制程成本相对低廉。相比于更先进的工艺，55nm工艺在芯片面积和功耗上存在一定的劣势，但在性能和可靠性方面仍然能够满足大部分应用需求。因此，在一些对成本敏感的应用领域，55nm逻辑前段工艺仍然具有一定的竞争力。
然而，随着半导体技术的不断进步，更先进的工艺已经得到了广泛应用。例如，目前主流的工艺已经发展到了7nm甚至更低的节点。这些更先进的工艺在芯片性能、功耗和面积方面都有显著的优势，能够实现更高的集成度和更低的功耗。因此，随着市场需求的不断提升，55nm逻辑前段工艺将逐渐被更先进的工艺所取代。 总的来说，55nm逻辑前段工艺是一种重要的半导体制造工艺，它在一定范围内仍然具有竞争力。然而，随着技术的进步，更先进的工艺将逐渐取代55nm工艺。对于半导体制造企业来说，要不断跟进技术发展，采用更先进的工艺，以提高产品性能和竞争力。同时，对于应用领域来说，要根据需求和成本因素，选择适合的工艺节点，以实现最佳的性价比。
半导体全制程介绍
《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗（Cleaning）之后，送到热炉管 （Furnace）内，在含氧的环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面 形成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到2000的氮化硅层 将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在 晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层．．．的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。 2）蚀刻经过黄光定义出我们所需要的电路图，把不要的部份去除掉，此去除的步骤就> 称之为蚀刻，因为它好像雕刻，一刀一刀的削去不必要不必要的木屑，完成作品，期间又利用酸液来腐蚀的，所 以叫做「蚀刻区」。 3）扩散本区的制造过程都在高温中进行，又称为「高温区」，利用高温给予物质能量而产生运动，因为本区的机台大都为一根根的炉管，所以也有人称为「炉管区」，每一根炉管都有不同的作用。 4）真空