半导体制造教育材料课件

1、半导体制造教育材料KEC-C 技术部11. 什么是半导体2. 半导体的理论3.半导体的历史4.半导体的功能5.半导体的制造6. 晶体管7. 封装8. 芯片图样内 容2 开关闭合 灯亮 = 开关闭合后有电流流过 = 金属线是导体 开关闭合 灯不亮 = 开关闭合后没有电流流过 = 玻璃是绝缘体 开关闭合 灯 ？ = 取决与有无电流 = (温度, 光照强度,半导体的掺杂, .)1-1. 实验1. 什么是半导体3半导体的电导率介于导体和绝缘体之间半导体的电导率随着热度，光照和掺杂等因素而变化所以它有时候是导体，有时候是绝缘体。导体 + 绝缘体 半导体半导体的电导率通过加入少量的不同元素就能很容易的被控

2、制，这就叫掺杂。1-2. 定义1. 什么是半导体4 物质的分类有很多种方法 其中一种分类方法是按照它们的电导率来分 有以下三个范围：1. 导体（金属） 当提供一定电压时会有很多电流通过.2. 半导体 当提供一定电压时会有少量电流通过3. 绝缘体 当提供一定电压时没有电流通过1. 什么是半导体1-3. 物质的分类5物质的电导率取决于物质的电子结构。一般情况下，电子是围绕原子核运行的，只有摆脱原子核的束缚，形成自由电子时，才会形成电流。1. 导体 : 有许多自由电子，如：铝 (Al) (FIG 2-1a)2. 半导体 : 有少量自由电子，如：硅 (Si) (FIG 2-1b)3. 绝缘体 : 没有

3、自由电子，如：二氧化硅 (SiO2) (FIG 2-1c) Al+Al+Al+Al+SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiOOOFig 2-1aFig 2-1bFig 2-1c2. 半导体的理论2-1. 结合模型62. 半导体的理论：B 硼(boron), Si 硅(silicon), Ge 锗(germanium), As 砷(arsenic), Sb 锑(antimony),Tb 铽(terbium), Po 钋(polonium), At 砹(astatine)7硅，是半导体制造的常用材料，最外层4个电子。在正常的晶体结构中，以共价键形式结合，如图Figure 2-

4、2 所示。（绝对零度条件下）SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiFigure 2-22. 半导体的理论10若在绝对零度以上,一些电子获得足够的能量就会挣脱原子核的束缚，成为自由电子。如图Fig 2-3a 所示。而形成的空位就假想为空穴，如图Fig 2-3b 所示。 At any temperature above absolute zero, some of the electrons in the lattice gain sufficient energy to break free as shown in Fig 2-3a. The number of broke

5、n bonds, ni , as a function of temperature is shown Sp2. In a semiconductor, the absence of an electron, referred to as a hole, is also available to conduct current as shown in Fig 2-3b.SiSiSiSiSiSiSiSiSiFig 2-3aSiSiSiSiSiSiSiSiSiFig 2-3b2. 半导体的理论11半导体技术关键是增加电子或空穴的数量。电子数量n的增加可以通过掺杂5价元素，这类元素称为施主元素，浓度

6、符号为ND。 Semiconductor technology depends on the ability to increase either the number of conduction electrons or the number of holes. This is the key to the manufacture of electrical devices such as diodes, resistors, capacitors, and transistors. The number of conduction electrons/cm3, n, can be incr

7、eased by replacing some of the atoms in the silicon lattice with atoms that have one more electron than silicon in their outer shell. Such atoms are found in Column V of the Periodic Table, and are called donor atoms. their concentration is denoted by the symbol ND. This behavior is shown in Figure

8、2-4a.Si pSi p pSiSi p pExtra electron easy to move2. 半导体的理论Fig 2-4a.N型半导体P: 磷123.半导体的历史真空管晶体管集成电路16 4-1-1. Rectify (整流) : 电信号有两种，交流和直流。 整流就是将交流转变为直流，或直流转变为交流。 最常见就是二极管（Diode)4.半导体的功能4-1. 电信号的转变174-1-2. Amplification (放大) - 将小信号转变为大信号- 最常见的就是三极管（Transistor)4.半导体的功能184-1-3. Converting (变换) : - Electri

9、c signal Light （电信号 光） - Light Electrical Signal （光 电信号） : CCD 半导体4.半导体的功能195. 半导体制造（fabrication,FAB）5-1. 概要215.半导体制造5-2. 晶圆制造（Fabrication）的介绍5-2-1. 晶圆（Wafer） : N Type or P Type225-2-2. 氧化（Oxidation）5.半导体制造235-2-3. Window Open（开窗）5.半导体制造245-2-4. Source Diff（原料扩散） : P Type or N Type5.半导体制造255-2-5. Me

10、talization（金属镀膜）5.半导体制造265-2-6. Sawing（切割）5.半导体制造275-3-1. Oxidation (氧化）: 1) 原理: O2+SiSiO2 (二氧化硅) 2) 反应温度: 7001250 3) 目的: - Source Masking - Passivation（钝化）5-3. Fabrication的主要工程5.半导体制造285-3-2. PEP : Photo Etching Process 光蚀刻工程 : 光蚀刻工程是利用光将图象从主体转移到另一媒体上的工程SiO2Photo Resist（光阻膜）Mask（掩膜）暴光5.半导体制造295.半导体

11、制造Exposure暴光Develop 显影Etching 蚀刻P/R RemoveP/R去除305-3-3. 扩散（DIFF）: Source Diffusion - Deposition + Drive In5.半导体制造315-3-4. IMP : Implantation（注入） : Mechanical Source Injection 机械性的原料注入5.半导体制造326. 晶体管Chip 芯片Wire 金线lead frame 引线框架Mold 塑封6-1. 晶体管的构造33CollectorBaseEmitterCollectorBaseEmitter6-1-1. 结构6-1-

12、2. 结构 (垂直)6-1-3. 符号EmitterBaseCollectorEmitterBaseCollectorNPN TRPNP TR6-2. 晶体管的符号6.晶体管34放大开关6-3. 晶体管的功能6.晶体管半导体元件最重要的功能是放大(Amplification)和开关(Switching)35符号描 述hFE直流电流放大系数，共射极VCEOCollector-Emitter 间击穿电压, Base 开路VCBOCollector-Base 间击穿电压, Emitter 开路VEBOEmitter-Base间击穿电压, Collector 开路VCE(sat)Collector-E

13、mitter 饱和电压Icmax最大Ic电流6-4. 晶体管的特性6.晶体管366-5. 晶体管制造6.晶体管我公司（KEC-C）首先投入品种NPNPNPK1335K1517K1336K1518K1310K1311K1474K147537步 骤图 例WaferThickness（厚度）=630umN Type6.晶体管例：K1335 制造流程38步 骤图 例Epi 生长Initial Oxide初始氧化Epi LayerEpi LayerSiO2=10000Light Doped Layer轻掺杂层tEPI=12um6.晶体管39步 骤图 例Base PEPImp OxideBase Wind

14、owSiO2=10006.晶体管40步 骤图 例Base ImpBase DiffVAC=40KeV“Boron Source”硼1150 200minDepth（深度）=2.75um6.晶体管41步 骤图 例Em PEPEm DepoEm Window OpenEm Source Depo“POCl3”6.晶体管42步 骤图 例Em Diff+ Em OxideContact PEPEm Source Drive In930 100minContact Window Open6.晶体管43步 骤图 例MetalizationMetal PEPAl EvapotAl=1.75um6.晶体管44

15、tSlN=8000Pad Open步 骤图 例PassivationPad PEP6.晶体管45步 骤图 例Chip 照片EmitterBase6.晶体管46步 骤图 例TEST电特性检测Bad Chip Marking坏芯片做记号6.晶体管47步 骤图 例Back GrindBack MetalNeedless Layer Removetsi=170umBack Metal EvaporationtAl=2.15um6.晶体管48步 骤图 例SawingChip 分离6.晶体管49步 骤图 例Lead FrameDie BondingWire Bonding6.晶体管50步 骤图 例Molding+SolderingTest+MarkingC3198Y02CC3198Y02CC3198Y02CC3198Y02CC3