ch03付蔚电子工艺基础北航出版社-PPT课件
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微电子工艺PPT课件
集成电 路应用
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5
半导体产业结构
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6
我国集成电路产业在世界中的地位
1、中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一 年进口2500亿美元。 2、我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电 路消费大国、制造大国，粗放型、高投入、低利润。 3、缺少高端设计，设备主要被国外垄断。 4、集成电路产业是国家的命脉，走到了危险的边缘， 不能再继续落后下去。
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7
2014年6月，《国家集成电路产业发展推进纲要》
1、集成电路定位
它是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性 和先导性产业，当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚 期。
2、发展目标
到2015年，集成电路产业销售超3500亿元。移动智能终端、网络通信等部分重点 领域集成电路设计技术接近国际一流水平。32/28纳米（nm）制造工艺实现规模量产， 中高端封装测试销售收入占封装测试业总收入比例达到30%以上，65-45nm关键设备和 12英寸硅片等关键材料在生产线上得到应用。
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
电子工业出版社，2003
考核方式：考勤20+作业10+考试（闭卷）70
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2
第0章 绪论
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半导体产业结构
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我国集成电路产业在世界中的地位
1、中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一 年进口2500亿美元。 2、我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电 路消费大国、制造大国，粗放型、高投入、低利润。 3、缺少高端设计，设备主要被国外垄断。 4、集成电路产业是国家的命脉，走到了危险的边缘， 不能再继续落后下去。
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7
2014年6月，《国家集成电路产业发展推进纲要》
1、集成电路定位
它是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性 和先导性产业，当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚 期。
2、发展目标
到2015年，集成电路产业销售超3500亿元。移动智能终端、网络通信等部分重点 领域集成电路设计技术接近国际一流水平。32/28纳米（nm）制造工艺实现规模量产， 中高端封装测试销售收入占封装测试业总收入比例达到30%以上，65-45nm关键设备和 12英寸硅片等关键材料在生产线上得到应用。
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
电子工业出版社，2003
考核方式：考勤20+作业10+考试（闭卷）70
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第0章 绪论
《微电子工艺实验》课件
微电子基础
半导体材料
介绍半导体材料的特性和 用途。
PN结的特性
解释PN结在微电子中的重 要性和特征。
晶体管的基础知识
讲解晶体管的工作原理和 应用。
工艺流程
1
制程图
详细展示微电子工艺的流程和步骤。
2
工艺流程步骤
逐步介绍微电子工艺的各个步骤和操作。
3
介质与薄膜敷 deposition
Hale Waihona Puke 探讨介质材料和薄膜敷的工艺和应用。
工艺装备及材料
微细加工设备介绍
介绍常用的微细加工设备及其功能和用途。
典型微电子工艺材料
列举和解释一些常见的微电子工艺材料。
微电子工艺实验
实验一：制 作硅片测试 样品
详细描述制作硅片 测试样品的实验步 骤与要点。
实验二：光 刻制作器
介绍使用光刻制作 器进行微电子加工 的实验过程。
实验三：湿 法刻蚀
《微电子工艺实验》PPT 课件
在本课件中，将介绍《微电子工艺实验》课程的内容和目标，以及实验所需 的基础知识和工艺流程。通过该课程，您将深入了解微电子学的核心原理和 实践技巧。
绪论
课程简介
简要介绍《微电子工艺实验》的主题和内容。
实验教学要求
说明学生在实验中应遵守的规定和要求。
实验宗旨与目的
明确说明实验所追求的目标和意义。
实验现场注意事项
提醒学生在实验过程中需要注意的关键事项。
结论
课程总结
总结《微电子工艺实验》课程的重点和收获。
实验心得体会
分享学生参与实验后的体验和感悟。
参考文献
相关领域经典文献推荐
列出一些值得阅读的与微电子工艺实验相关的经典著作。
微电子工艺PPT课件
1833年，英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的 电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下， 金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料 的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次 发现。
1874年，电报机、电话和无线电相继发明等早期电子仪器 亦造就了一项新兴的工业──电子业的诞生。
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
集成电 路应用
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半导体产业结构
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我国集成电路产业在世界中的地位
1、中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一 年进口2500亿美元。 2、我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电 路消费大国、制造大国，粗放型、高投入、低利润。 3、缺少高端设计，设备主要被国外垄断。 4、集成电路产业是国家的命脉，走到了危险的边缘， 不能再继续落后下去。
2005年 65nm
2007年 45nm
2009年 32nm
2012年 22nm
2014年 14/16nm
Intel首款14nm处理器——第五代Core处理器问世（2015-1-6） 第五代Core处理器平台电晶体(Transistor)数量比第四代Core加35%，但尺寸却缩减37%; 此外，在3D图像处理性能、影片转码速度、电池续航力、整体性能等评比项目，第五代Core处理 器平台都较前一代产品分别提升22%、50%、40%以及1.5小时的表现。
1874年，电报机、电话和无线电相继发明等早期电子仪器 亦造就了一项新兴的工业──电子业的诞生。
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
集成电 路应用
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半导体产业结构
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我国集成电路产业在世界中的地位
1、中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一 年进口2500亿美元。 2、我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电 路消费大国、制造大国，粗放型、高投入、低利润。 3、缺少高端设计，设备主要被国外垄断。 4、集成电路产业是国家的命脉，走到了危险的边缘， 不能再继续落后下去。
2005年 65nm
2007年 45nm
2009年 32nm
2012年 22nm
2014年 14/16nm
Intel首款14nm处理器——第五代Core处理器问世（2015-1-6） 第五代Core处理器平台电晶体(Transistor)数量比第四代Core加35%，但尺寸却缩减37%; 此外，在3D图像处理性能、影片转码速度、电池续航力、整体性能等评比项目，第五代Core处理 器平台都较前一代产品分别提升22%、50%、40%以及1.5小时的表现。
集成电路讲义设计基础Ch03
此处加标题
集成电路设计基础 Ch03
眼镜小生制作
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
第3章 IC制造工艺
3.1 外延生长 3.2 掩膜制作
3.3 光刻
3.4 刻蚀
3.5 掺杂
3.6 绝缘层形成
3.7 金属层形成
2021/1/15
2
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
3.1 外延生长(Epitaxy)
将初缩版装入步进重复照相机, 进一步缩小到 22 cm2或3.53.5 cm2, 一步一幅印到铬(Cr)板 上, 形成一个阵列.
2021/1/15
不同的外延工艺可制出不同的材料系统.
2021/1/15
3
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
液态生长(LPE: Liquid Phase Epitaxy)
LPE意味着在晶体衬底上用金属性的溶液形成一 个薄层。在加热过的饱和溶液里放上晶体,再把 溶液降温,外延层便可形成在晶体表面。原因在 于溶解度随温度变化而变化。
2021/1/15
6
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
金属有机物气相外延生长
（MOVPE: Metalorganic Vapor Phase Epitaxy）
III-V材料的MOVPE中，所需要生长的III， V族元素的源材料以气体混和物的形式 进入反应炉中已加热的生长区里，在 那里进行热分解与沉淀反应。
LPE是最简单最廉价的外延生长方法.在III/IV族 化合物器件制造中有广泛的应用.但其外延层的 质 量 不 高 . 尽 管 大 部 分 AlGaAs/GaAs 和 InGaAsP/InP器件可用LPE来制作, 目前, LPE逐渐 被VPE, MOCVD, MBE法代替.
集成电路设计基础 Ch03
眼镜小生制作
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
第3章 IC制造工艺
3.1 外延生长 3.2 掩膜制作
3.3 光刻
3.4 刻蚀
3.5 掺杂
3.6 绝缘层形成
3.7 金属层形成
2021/1/15
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
3.1 外延生长(Epitaxy)
将初缩版装入步进重复照相机, 进一步缩小到 22 cm2或3.53.5 cm2, 一步一幅印到铬(Cr)板 上, 形成一个阵列.
2021/1/15
不同的外延工艺可制出不同的材料系统.
2021/1/15
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
液态生长(LPE: Liquid Phase Epitaxy)
LPE意味着在晶体衬底上用金属性的溶液形成一 个薄层。在加热过的饱和溶液里放上晶体,再把 溶液降温,外延层便可形成在晶体表面。原因在 于溶解度随温度变化而变化。
2021/1/15
6
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
金属有机物气相外延生长
（MOVPE: Metalorganic Vapor Phase Epitaxy）
III-V材料的MOVPE中，所需要生长的III， V族元素的源材料以气体混和物的形式 进入反应炉中已加热的生长区里，在 那里进行热分解与沉淀反应。
LPE是最简单最廉价的外延生长方法.在III/IV族 化合物器件制造中有广泛的应用.但其外延层的 质 量 不 高 . 尽 管 大 部 分 AlGaAs/GaAs 和 InGaAsP/InP器件可用LPE来制作, 目前, LPE逐渐 被VPE, MOCVD, MBE法代替.
微电子技术绪论PPT课件
光刻技术的分辨率、对比度、均匀度等对微电子器件的 性能有着重要影响，需要精确控制和优化。
光刻技术包括接触式、接近式、扫描式等几种方式，不 同的方式适用于不同的工艺要求和节点。
未来发展方向包括探索更先进的光刻技术和方法，以提 高分辨率、降低成本和提高可靠性。
04
微电子封装与测试
封装技术
芯片贴装技术
集成电路
集成电路的基本概念
集成电路是将多个晶体管和其他电子元件集成在一块衬底上，实 现一定的电路或系统功能。
集成电路的制造工艺
集成电路的制造需要经过多个复杂工艺步骤，包括光刻、掺杂、刻 蚀和镀膜等，以确保电路性能的稳定性和可靠性。
集成电路的应用
集成电路被广泛应用于计算机、通信、消费电子和汽车电子等领域， 对现代科技的发展起着至关重要的作用。
晶体管
1 2 3
晶体管的基本结构
晶体管由三个电极（集电极、基极和发射极）构 成，其工作原理是通过控制基极电流来调节集电 极和发射极之间的电流。
晶体管的类型
晶体管分为NPN和PNP两种类型，其工作电压和 电流大小各不相同，根据实际需求选择合适的晶 体管类型。
晶体管的应用
晶体管是构成各种电子电路的基本元件，广泛应 用于信号放大、开关控制和逻辑运算等领域。
系统集成创新
系统集成创新
随着微电子器件的集成度不断提高，系统集成创新成为了一个重要的研究方向。通过将不同的器件和电路集成在一个 芯片上，可以实现更复杂的功能和更高的性能。
3D集成技术
3D集成技术是指将多个芯片堆叠在一起，并通过垂直互联实现高速信号传输。这种技术可以显著提高芯片的集成度 和性能，同时降低能耗和成本。
掺杂技术分为非故意掺杂和故意掺杂两种，非故 意掺杂是指在制造过程中不可避免地引入杂质， 而故意掺杂则是为了实现特定的电路功能而人为 地引入杂质。
光刻技术包括接触式、接近式、扫描式等几种方式，不 同的方式适用于不同的工艺要求和节点。
未来发展方向包括探索更先进的光刻技术和方法，以提 高分辨率、降低成本和提高可靠性。
04
微电子封装与测试
封装技术
芯片贴装技术
集成电路
集成电路的基本概念
集成电路是将多个晶体管和其他电子元件集成在一块衬底上，实 现一定的电路或系统功能。
集成电路的制造工艺
集成电路的制造需要经过多个复杂工艺步骤，包括光刻、掺杂、刻 蚀和镀膜等，以确保电路性能的稳定性和可靠性。
集成电路的应用
集成电路被广泛应用于计算机、通信、消费电子和汽车电子等领域， 对现代科技的发展起着至关重要的作用。
晶体管
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晶体管的基本结构
晶体管由三个电极（集电极、基极和发射极）构 成，其工作原理是通过控制基极电流来调节集电 极和发射极之间的电流。
晶体管的类型
晶体管分为NPN和PNP两种类型，其工作电压和 电流大小各不相同，根据实际需求选择合适的晶 体管类型。
晶体管的应用
晶体管是构成各种电子电路的基本元件，广泛应 用于信号放大、开关控制和逻辑运算等领域。
系统集成创新
系统集成创新
随着微电子器件的集成度不断提高，系统集成创新成为了一个重要的研究方向。通过将不同的器件和电路集成在一个 芯片上，可以实现更复杂的功能和更高的性能。
3D集成技术
3D集成技术是指将多个芯片堆叠在一起，并通过垂直互联实现高速信号传输。这种技术可以显著提高芯片的集成度 和性能，同时降低能耗和成本。
掺杂技术分为非故意掺杂和故意掺杂两种，非故 意掺杂是指在制造过程中不可避免地引入杂质， 而故意掺杂则是为了实现特定的电路功能而人为 地引入杂质。
微电子工艺概述PPT共55页
只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
微电子工艺概述
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
微电子工艺概述
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
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电气规则检查
Protel99 SE提供了很好的检查工具“DRC”自动规则检 查
信号完整性分析 在PCB中修改元件封装
增加焊盘，将焊盘设置为被选中状态 将需要增加的元件恢复原始图素； 选\Tools\Covert\Add Selected Prmitives to Component； 提问要增加焊盘的元件，确认即可
3.2 Protel 99SE 简明使用方法
3.2.1 Protel 99SE的安装
Protel 99SE 设计平台软硬件配置要求： 硬件配置：
最低：CPU－Pentium II 233MHZ；内存－32M；硬盘 －300M；显示器－15〃;显示分辩率－1024768 建议配置：CPU－Pentium II 300 以上；内存－128M； 硬盘－6G以上；显示器－17〃以上 显示分辩率－12801024
生成GERBER文件 打印预览 3D显示 强大的输入输出功能
3.2.5 快捷键说明来自详看书本P123-126
3.3 PCB设计规则 3.3.1 PCB设计的一般原则 布局
首先，要考虑PCB尺寸大小 再确定特殊元件的位置 根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局
新建设计数据库文件 打开和管理设计数据库 观看多个设计文档 多图纸设计 原理图连线设计 检查原理图电性能可靠性 同步设计 建立材料清单 在原理图上标注汉字或使用国标标题栏 将原理图中的选择传递到PCB中 生成网络表
3.2.3原理图仿真
Protel99 SE的混合信号电路仿真引擎现在与3F5完全兼 容，支持所有标准的SPICE模型。电路仿真支持包含模拟 和数字元件的设计。SimCode（类C语言）用于描述数 字元件的描述。 在Protel99 SE中执行仿真，只要简单地从仿真用元件库 中放置所需的元件，连接好原理图，加上激励源，单击 仿真。
层管理
利用Protel99 SE设计PCB板，信号层可达到32个，地电 层16个，机械层16个。增加层只需运行\\Design\layer stack manager功能菜单,就可以看到被增加层的位置。
布局设计
布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。
布线设置
在布线之前先要设置布线方式和布线规则。Protel99 SE 有三种布线方式：忽略障碍布线（Ignore obstacle）， 避免障碍布线（Avoid obstacle），推挤布线（Push obstacle）。 我们可以根据需要选用不同的布线方式，在“Tools”工 具菜单下选择“Preferences”优选项中选择不同的布线 方式。也可以使用“SHIFT+R”快捷键在三种方式之间 切换。
操作系统：
Ｍicrosoft Windows NT 4.0 或以上版本（含中文版）。 Ｍicrosoft Windows 98/95 或以上版本（含中文版）。 Protel 99SE附件安装方法非常简单，只需双击光盘目录 下的Install.exe即可。
3.2.2原理图设计
电子工艺基础 付蔚
第 3章 绘图原理及PCB制版工艺
第3章绘图原理及PCB制版工艺
3.1 Protel 99SE内容简介 3.2 Protel 99SE简明使用方法 3.3 PCB设计规则 3.4 元器件的封装 3.5 PCB制板工艺
3.1 Protel 99SE内容简介
现今的PROTEL发展到PROTEL99（网络上可下载到它的 测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M， 它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位 电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与 数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印 制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、 电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一 些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE， EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度 PCB的100％布通率。
建立新的PCB器件封装
打开“LCD Controller.ddb”，打开“LCD Controller.pcb”。在“Tools”下选择“Make Libray”，建立一个新库文件“LCD controller.lib”,所 有PCB中的器件封装被自动抽取出来，保存在库文件中。 在这个新库文件中建立器件封装，点击 “Browse PCBlib”,可以浏览这个库里现有的元件，创建一个新的 元件选择“Tools”下的“New Component”，弹出一 个器件封装模板，按照提示，可以迅速生成一个我们需 要的器件封装。
3.2.4 PCB设计 板框导航
当设计了原理图，生成了网表，下一步就要进行PCB设计。 在“File”下选择“New”中的“Wizards”在选取 “Printed Circuit Board Wizard”，点击“OK”即可， 按照显示对话框的每一步提示，完成板框设计
建立PCB文件
要进行PCB设计，必须有原理图，根据原理图才能画出 PCB图。 选择PCB设计窗口下的“Design”中的“Add/Remove Library”，在对话框上选择“4 Port Serial Interface.ddb”，在“\Design Explorer 99SE\Examples”文件夹中选取，点取“Add”，然后 “OK”关闭对话框。 在左侧的导航树上，打开“4 Port Serial Interface.prj” 原理图文件，选择“Design”下的“Update PCB”， 点取“Apply”，“Update Design”对话框被打开，点 取“Execute”选项。 对话框“Confirm Component Associations”对话框 将被打开，网络连接表列出，选择应用“Apply”更新 PCB文件。