IC制造過程簡單介紹

IC半導體蔡坤達(38801108)黃郁文(38801111)許正明(38801143)定義半導體是指在矽(四價)中添加三價或五價元素形成的電子元件，它不同於導體、非導體的電路特性，其導電有方向性，使得半導體可用來製造邏輯線路，而使電路有處理資訊的功能半導體產(chǎn)品可分為積體電路(IC)、分離式元件、光電半導體等三種。

簡介IC（IntegratedCircuit,積體電路），又被稱為是「資訊產(chǎn)業(yè)之母」是資訊產(chǎn)品最基本、也是最重要的元件。

IC是將電晶體、二極體、電阻器及電容器等電路元件，聚集在矽晶片上，形成完整的邏輯電路，以達成控制、計算或記憶等功能。半導體材料元素半導體(elementsemiconductor)如矽(Si)、鍺(Ge)所形成的半導體化合物半導體(compoundsemiconductor)如砷化嫁(GaAs)、磷化銦(InP)所形成的半導體IC的分類IC族群簡單分為記憶體IC、微元件IC、邏輯IC、類比IC

IC使用的趨向分為消耗性的IC:指一般用在家庭即與日常生活有關(guān)的電器用品

工業(yè)性的IC:講求功能外，還要可靠性及標準化，即希望每家工廠所做的積體電路，能互相替用。

記憶體IC揮發(fā)性

關(guān)掉電流後資料會消失的記憶體，稱為揮發(fā)性記憶體，如DRAM、SRAM。非揮發(fā)性

關(guān)掉電流後資料仍可保存的，叫做非揮發(fā)性記憶體。如ROM、Flash。微元件IC

MPU(微處理器)

指微電子計算機中的運算元件MCU(微控制器)

電腦中主機與界面中的控制系統(tǒng)DSP(數(shù)位訊號處理器)

將類比訊號轉(zhuǎn)為數(shù)位訊號，通常用於語音及通訊系統(tǒng)。邏輯IC標準邏輯IC

依標準化規(guī)格且大量生產(chǎn)稱之特殊應用IC

依特定用途而設計特殊規(guī)格的邏輯IC

類比IC線性IC線性和數(shù)位混合IC

具低複雜性、應用面積大、整合性低、流通性高是此類產(chǎn)品的特色，通常用來作為語言及音樂IC、電源管理與處理的元件。IC產(chǎn)業(yè)與IC的製造有直接關(guān)係的工業(yè)

包括晶圓製造業(yè)、IC製造業(yè)、IC封裝業(yè)輔助IC製造的工業(yè)

包括IC設計、光罩製造、IC測試、化學品、導線架工業(yè)提供IC製造支援的產(chǎn)業(yè)

包括設備、儀器、電腦輔助設計工具工業(yè)...等。IC製造流程製程晶圓(Wafer)

晶棒成長切片(Slicing)

研磨(Lapping)

清洗(Cleaning)

拋光(Polishing)

檢查(Inspection)

沉積(Depostion)化學氣相沉積技術(shù)(CVD)物理氣相沉積技術(shù)(PVD)化學氣相沉積

一種利用化學反應方式,將反應物(氣體)生成固態(tài)產(chǎn)物,並沉積在晶片表面的薄膜沉積技術(shù)如生成：

導體:W(鎢),Poli-Si(多晶矽)半導體:Epitaxy(單晶矽)絕緣體(介電材質(zhì)):SiO2,Si3N4,PSG(磷矽玻璃) BPSG(硼磷矽玻璃)

化學氣相沉積優(yōu)點

可以沉積組成精確的材料

具備較佳的階梯覆蓋能力物理氣相沈積

(PhysicalVaporDeposition)

物質(zhì)(金屬或其化合物)經(jīng)過物理氣相之轉(zhuǎn)換，重新沉積被覆於其他物質(zhì)之表面上，如金、白金、鋁、銅、矽銅、鈦、鎢等之鍍著

製程程序透過物理變化，將被沉積之材料(固態(tài)或液態(tài)源)轉(zhuǎn)換成蒸氣相蒸氣相凝結(jié)在被覆物上形成薄膜PVD製程蒸鍍(Evaporation)

以熱將蒸鍍源加熱，使蒸發(fā)成蒸氣，到被鍍物 上沈積。

濺鍍(Sputtering)

利用電漿所產(chǎn)生的離子，藉著離子對被覆材料電極的轟擊，使電漿內(nèi)具有被覆材料的原子，再進行薄膜沉積反應。蒸鍍(Evaporation)特性:

不易控制蒸發(fā)速率,尤其是合金或化合物階梯覆蓋能力差坩堝材質(zhì)亦被蒸發(fā)耗損濺鍍(Sputtering)利用電漿所產(chǎn)生的離子，藉著離子對被覆材料電極的轟擊，使電漿內(nèi)具有被覆材料的原子，再進行薄膜沉積反應。微影(Photolithography)原理：

在晶片表面上覆上一層感光材料，來自光源的平行光透過光罩的圖形，使得晶片表面的感光材料進行選擇性的感光。

感光材料：

正片－經(jīng)過顯影(Development)，材料所獲得的圖案與光罩上相同稱為正片。

負片－如果彼此成互補的關(guān)係稱負片微影製程的差別蝕刻(Etching)利用光組為罩幕(mask)，以便對光組底下的薄膜或是基材進行選擇性的蝕刻。

蝕刻方法：

濕式蝕刻(Wetetching)乾式蝕刻(Dryetching)濕式蝕刻製程利用合適的化學溶液，先將所欲蝕刻的材質(zhì)分解

，然後轉(zhuǎn)成可溶於此溶液的化合物後，達到目的。

製程特性

製程單純設備簡單(酸洗槽)產(chǎn)能高且具高選擇性屬於等向性蝕刻晶片易受污染乾式蝕刻製程利用輝光放電的方式，產(chǎn)生包含離子、電子、帶電粒子，以及具有高化學活性的中性原子及自由基之電漿來進行薄膜移除的蝕刻技術(shù)特性

可以進行非等向性蝕刻，即選擇特定的方向進行蝕刻低選擇性，即不但在被蝕刻薄膜上進行，也可在光阻及裸露出的薄膜進行摻質(zhì)(Dopant)主要製作n型與p型半導體技術(shù)。而現(xiàn)在大部分都用離子植入技術(shù)。離子植入技術(shù)可將摻質(zhì)已離子型態(tài)植入半導體元件的特定區(qū)域上，已獲得精確的電子特性熱製程(Thermalprocess)回火:用於改變材料的結(jié)構(gòu)，可消除材料內(nèi)，因缺陷所累積的內(nèi)應力，或其他之機械性質(zhì)矽化反應:形成鋁與矽間的接合金屬之一，TiSi2熱流動:藉高溫下，使BPSG易於流動，形成較平坦的表層固化:用來蒸除某些薄膜材料內(nèi)的有機溶劑以增加薄膜的密度封裝(Packing)

IC積體電路的特色與應用巫政霖陳國偉王俊智目錄簡介積體電路之特性數(shù)位積體電路(Digitalintegratedcircuit

)線性積體電路(Linearintegratedcircuit)積體電路封裝形式

積體電路之應用積體電路之特性

積體電路(integratedcircuit，簡稱IC)是電晶體及半導體製造技術(shù)的衍生物。以往，笨重、耗電、故障率高的真空管電路，為電晶體電路所取代，而積體電路的出現(xiàn)，將電子設備濃縮到更小，耗電費更低，可靠度更高。積體電路在體積、重量、穩(wěn)定性、耗電量、裝備、維護及價格方面都遠勝於於分立元件所組成的電路，但是它最顯著的特性還是在體積尺寸上。依照處理信號的不同可分為：

數(shù)位積體電路(Digitalintegratedcircuit，記為DICs)。TTL邏輯電路CMOS邏輯電路

線性積體電路(Linearintegratedcircuit，記為LICs)。積體電路之特性

數(shù)位積體電路乃輸入數(shù)位信號的裝置，目前使用最廣者為TTL及CMOS。它的輸入電壓範圍較輸出電壓範圍為大，如此可減低輸入雜訊所引起的錯誤動作。數(shù)位積體電路廣泛使用的數(shù)位裝置系列TTL系列具高速率，良好雜訊抑制力及低成本的優(yōu)點TTL電晶體─電晶體邏輯電路邏輯閥之電路運作情形TTL邏輯電路CMOS邏輯電路是用P通道與N通道複合的MOSFET裝置所作的它是一種互補對稱電路，故被稱為COS/MOS，COSMOS，或更簡單稱為CMOS邏輯族。消耗功率很低，可是速率也相當慢。CMOS

反相器電路CMOS

正邏輯閘NORCMOS

之特性

線性積體電路的輸入及輸出波形，不若數(shù)位者限定於兩個極值，它可以輸入不同的波形及電壓值，在輸出亦能允許不同的波形及電壓值的出現(xiàn)。在彩色電視及調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)接受機方面，將輸入信號放大輸出等等，只有線性積體電路才能達到的。數(shù)位積體電路需要提供特定的輸入信號，亦僅能產(chǎn)生特定的輸出信號。線性積體電路則具較多方面之能力，它可適用於各種不同之信號型式輸入，而產(chǎn)生各種不同型式的信號輸出。線性積體電路

雙排封裝型(dual-in-linepackage)金屬罐封裝型

(metalcanpackage)平坦封裝型(flatpackage)

積體電路形式

封裝相較於人類其他的發(fā)明，積體電路(IC)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品對我們的生活帶來了更大的改變。積體電路被應用在大量的產(chǎn)品上，從桌上型電腦、汽車、消費性電子產(chǎn)品，到太空衛(wèi)星系統(tǒng)。積體電路之應用通訊

-傳輸聲音與資訊的設備無線通訊技術(shù)

-行動電話、個人數(shù)位助理(PDA)

電腦

-桌上型、筆記型電腦，工作站

網(wǎng)路

-路由器(Routers)、路由選擇器(Switches)、數(shù)據(jù)機

消費性電子產(chǎn)品-DVD、視訊、音效系統(tǒng)

家用產(chǎn)品

-家電、防盜系統(tǒng)

汽車-導航系統(tǒng)、引擎追蹤系統(tǒng),機械控制系統(tǒng)

太空

-太空梭、全球定位系統(tǒng)(GPS)醫(yī)療

-偵查系統(tǒng)及分析工具高品質(zhì)積體電路產(chǎn)品設計之產(chǎn)品通訊產(chǎn)品：

包括寬頻網(wǎng)路(xDSL，CableModem)、網(wǎng)路電話(VoIP，InternetTelephone)、10億位元乙太網(wǎng)路(GigabitsEthernet)、無線通訊(W-CDMA，Bluetooth，HomeRF)等相關(guān)產(chǎn)品。

影像產(chǎn)品：

包括高畫素影像感測器、影像處理、數(shù)位相機變焦鏡頭、嵌入式相機模組、投影機鏡頭等相關(guān)產(chǎn)品。

資訊家電(IA)產(chǎn)品：

包括家庭閘道器(ResidentialGateway)、IA處理器、家庭網(wǎng)路(HomePNA，PowerLineNetwork)、端子盒(Set-top-box)、數(shù)位影音(HDTV，DVD，MP3)等相關(guān)產(chǎn)品。IC名稱

用

途

邏輯(LOGIC)IC主機板、個人電腦、筆記型電腦、網(wǎng)路卡、掃瞄器、數(shù)據(jù)機等。

混合信號元件

筆記型電腦、主機板、網(wǎng)路卡、掃瞄器、PCCamera、集線器等。

線性(LINEAR)IC電腦顯示器、電源供應器、主機板、充電器、PCCamera等。

特定應用元件

數(shù)據(jù)機、網(wǎng)路卡、集線器、呼叫器、USB控制器、PCCamera等。

分散式(DISCRETE)元件

筆記型電腦、主機板、電腦顯示器、電源供應器、充電器等。

記憶體IC筆記型電腦、主機板、網(wǎng)路卡、數(shù)據(jù)器、掃瞄器、PC、Camera等。

PCCamera等。影像感測IC組其他

主機板、筆記型電腦、PCCamera等。

積體電路之應用線性積體電路

應用

史密特觸發(fā)器精密放大器二極體整流電路微分器與積分器非線性波形產(chǎn)生器正弦波產(chǎn)生器主動濾波器類比信號的運算與處理A/D及D/A轉(zhuǎn)換器的架構(gòu).特

長

：1.內(nèi)阻會相對應於所照射光強度大小產(chǎn)

生變化之可變電阻器。

2.內(nèi)阻隨入射光強度增加而下降。3.4種不同尺寸可供應用選擇。

4.主要為樹脂塗佈封裝。

用

途

：1.照相機、照度錶之光度檢測。

2.室內(nèi)或戶外照明用具之自動控制開

關(guān)。

3.警報器之感應元件。4.光控玩