第一章半导体产业介绍
半导体芯片制造技术
⑸固定的熔点
图1-8 晶体非晶体的加热曲线
2. 晶体的缺陷 晶体缺陷按缺陷的几何尺寸可分为点缺陷，如空 位、间隙原子；线缺陷，如位错；及面缺陷，如晶粒 间界和堆垛层错等。
第三节 半导体生产污染控制
一、污染物种类
1.颗粒污染物 颗粒包括空气中所含的颗粒、人员产生的颗粒、 设备和工艺操作过程中使用的化学品产生的颗粒等。 在任何晶片上，都存在大量的颗粒。有些位于器件不 太敏感的区域，不会造成器件缺陷，而有些则属于致 命性的。根据经验得出的法则是：颗粒的大小要小于 器件上最小的特征图形尺寸的1/10，否则，就会形成 缺陷。
单晶体
多晶体
非晶体
图1-3 特性， 称之为晶体的自限性。
⑶各向异性 晶体的物理性质随着晶面的方向不同而不同， 称为晶体的各向异性。
图1-7 云母片和玻璃片的石蜡熔化实验
⑷对称性 晶体在某几个特定的方向上所表现出的物理、 化学性质完全相同。在晶体中，如果沿某些特定的 方向原子排列的密度相同，则沿这些方向的性能相 同。
浓度/（粒/ 升） 小于等于1 小于等于10
最高 最低 最高 最低
噪声（A声 级）/db
100
1000 10000
大于等 于0.5
小于等于 100
小于等于 1000
27
18
60
40
小于等于70
小于等于 10000
五、洁净室的维护 超净间的定期维护是非常必要的。清洁人员 必须要穿着与生产人员一样的洁净服，超净 间的清洁器具，包括拖把，也要仔细选择。 一般家庭使用的清洁器具太脏，无法在超净 间使用。而且使用真空吸尘器也要特别注意。 真空吸尘器中的排风系统中，装有HEPA过 滤器，现在已经可以在超净间中使用。许多 超净间采用内置式真空系统来减少清洁时产 生的脏东西。
第一章半导体器件的特性讲解
主要内容及要求
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 二极管 1.4 双极型晶体管（BJT） 1.5 场效应管（FET）
基础，必须掌握： 基本概念，原理， 特征曲线、参数， 应用等。
了解原理，掌握特 征曲线、参数。
1.1 半导体的导电特性
半导体材料：
物质根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分 导体、绝缘体和半导体。 －4 导 体：ρ<10 Ω·cm 9 绝缘体：ρ>10 Ω·cm 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。 典型的元素半导体有硅Si和锗Ge ，此外，还有 化合物半导体砷化镓GaAs等。
1.5 场效应管
二、工作原理
VDS=0时， VGS 对沟道的控制作用
当VGS＜0时， PN结反偏，| VGS | 耗尽层加厚沟道变窄。 VGS继续 减小，沟道继续变窄，当沟道夹断时， 对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP <0。 若在漏源极间加上适当电压，沟道中有 电流ID流过。 VGS＝0时，ID较大； VGS＝VGS(off)时，ID近似为零， 这时管子截止。
1.5 场效应管
特点：
利用输入回路的电场效应控制输出回路的电流；仅靠半导体 中的多数载流子导电（单极型晶体管）；输入阻抗高 （107~1012），噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，功 耗小。
分类：
1.5 场效应管
1.5.1结型场效应管 一、结构
N沟道结型场效应管结构示意图
N沟道管符号
P沟道管符号
晶体管结构示意图
晶体管符号
1.4 双极型晶体管
生成类型：合金型和平面型
要实现电流放大作用，要求： 发射区掺杂浓度高； 基区薄且掺杂浓度低； 集电结面积大。
芯片制造半导体工艺实用教程
1.6 器件制造
• 半导体器件制造分4个不同阶段： 1.材料准备 2.晶体生长与晶圆准备 3.芯片制造 4.封装
材料 晶体生长 准备 与晶圆准备
晶圆 制造 封装
第一步 材料准备
第二步晶体生长与晶圆准备
第三步 芯片制造
制造
电性测试 （芯片分捡）
在晶圆 上制造 单个 电路
每个电路 进行电 测试
第四步 封装
• 尺寸和数量是IC发展的两个共同目标。 • 芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，将此定义
为制造复杂性水平的标准。
• 通常用微米来表示。一微米为1/10000厘米。 • Gordon Moore在1964年预言IC的密度每隔18～24
个月将翻一番，------摩尔定律。
（元件 / 芯片）
水平
小规模集成电路 中规模集成电路 大规模集成电路 特大规模集成电路 超大规模集成电路
封装 良品芯片
被封装 并测试
良品
1.3 集成电路
• 最早的集成电路仅是几个晶体管、二极管、电 容器、电阻器组成，而且是在锗材料上实现的， 是由德州仪器公司的杰克·基尔比发明的。如 图所示。右图是用平面技术制造的晶体管
坪区 -V
输出
+V
1.4 工艺和产品趋势
• 从以开始，半导体工业就呈现出在新工艺和器件 结构设计上的持续发展。工艺的改进是指以更小 尺寸来制造器件和电路，并使之具有更高的密度， 更多的数量和更高的可靠性。
第一章 半导体产业介绍
• 概述 微电子从40年代末的第一只晶体管（Ge合金管）
问世，50年代中期出现了硅平面工艺，此工艺不 仅成为硅晶体管的基本制造工艺，也使得将多个 分立晶体管制造在同在一硅片上的集成电路成为 可能，随着制造工艺水平的不断成熟， 使微电子 从单只晶体管发展到今天的ULSI。
第一章 半导体器件知识
第一章《半导体器件的基础知识》一、填空：1、半导体的导电能力随着（掺入杂质）、（光照）、（温度）和（输入电压和电流的改变）条件的不同而发生很大的变化，其中，提高半导体导电能力最有效的办法是（掺入杂质）。
2、（纯净的半导体）叫本征半导体。
3、半导体可分为（P ）型半导体和（N ）型半导体，前者( 空穴)是多子，（电子）是少子。
4、PN结加（正向电压）时导通，加（反向电压）时截止，这种特性称为（单向导电）性。
5、PN结的反向击穿可分为（电）击穿和（热）击穿，当发生（热）击穿时，反向电压撤除后，PN结不能恢复单向导电性。
6、由于管芯结构的不同，二极管可分为（点）接触型、（面）接触型、（平面）接触型三种，其中（点）接触型的二极管PN结面积（小），适宜半导体在高频检波电路和开关电路，也可以作小电流整流，面接触型和平面型二极管PN结接触面（大），载流量（大），适于在（大电流）电路中使用。
7、二极管的两个主要参数是（最大整流电流）和（最高反向电压）使用时不能超过，否则会损坏二极管。
8、在一定的范围内，反向漏电流与反加的反向电压（无关），但随着温度的上升而（上升），反向饱和电流越大，管子的性能就越（差）。
9、硅二极管的死区电压为（0、5）V，锗二极管的死区电压为（0、2）V。
10、三极管起放大作用的外部条件（发射结正偏）和（集电结反偏）11、晶体三极管具有电流放大作用的实质是利用（基极）电流实现对（集电极）电流的控制。
12、3DG8D表示（NPN型硅材料高频小功率三极管）；3AX31E表示（PNP型锗材料低频小功率三极管）。
13、三极管的恒流特性表现在（放大）区，在饱和区，三极管失去（放大）作用，集电结、发射结均（正）偏。
14 集---射击穿电压V（BR）CEO是指（基极开路）时集电极和发射极间所承受的最大反向电压，使用时，集电极电源电压应（＞）这个数值。
15三极管的三种基本联结方式可分为（共基极电路），（共集电极电路）和（共发射极电路）。
半导体的基础知识教案
半导体的基础知识教案第一章：半导体概述1.1 半导体的定义与特性解释半导体的概念介绍半导体的物理特性讨论半导体的重要参数1.2 半导体的分类与制备说明半导体材料的分类探讨半导体材料的制备方法分析半导体器件的制备过程第二章：PN结与二极管2.1 PN结的形成与特性解释PN结的概念与形成过程探讨PN结的特性分析PN结的应用领域2.2 二极管的结构与工作原理介绍二极管的结构解释二极管的工作原理探讨二极管的主要参数与规格第三章：双极型晶体管（BJT）3.1 BJT的结构与分类解释BJT的概念介绍BJT的结构与分类分析BJT的运作原理3.2 BJT的特性与参数探讨BJT的输入输出特性讨论BJT的主要参数与规格分析BJT的应用领域第四章：场效应晶体管（FET）4.1 FET的结构与分类解释FET的概念介绍FET的结构与分类分析FET的运作原理4.2 FET的特性与参数探讨FET的输入输出特性讨论FET的主要参数与规格分析FET的应用领域第五章：半导体器件的应用5.1 半导体二极管的应用介绍半导体二极管的应用领域分析二极管在不同电路中的应用实例5.2 半导体晶体管的应用解释半导体晶体管在不同电路中的应用探讨晶体管在不同电子设备中的应用实例5.3 半导体集成电路的应用介绍半导体集成电路的概念分析集成电路在不同电子设备中的应用实例第六章：半导体存储器6.1 存储器概述解释存储器的作用与分类探讨半导体存储器的发展历程分析存储器的主要参数6.2 RAM与ROM介绍RAM（随机存取存储器）的原理与应用解释ROM（只读存储器）的原理与应用分析RAM与ROM的区别与联系6.3 闪存与固态硬盘探讨闪存（NAND/NOR）的原理与应用介绍固态硬盘（SSD）的结构与工作原理分析固态硬盘的优势与挑战第七章：太阳能电池与光电子器件7.1 太阳能电池解释太阳能电池的原理与分类探讨太阳能电池的优缺点分析太阳能电池的应用领域7.2 光电子器件解释光电子器件的分类与应用探讨光电子器件的发展趋势第八章：半导体传感器8.1 传感器的基本概念解释传感器的作用与分类探讨传感器的基本原理分析传感器的主要参数8.2 常见半导体传感器介绍常见的半导体传感器类型解释半导体传感器的原理与应用分析半导体传感器的优势与挑战8.3 传感器在物联网中的应用探讨物联网与传感器的关系介绍传感器在物联网应用中的实例分析物联网传感器的发展趋势第九章：半导体激光器与光通信9.1 半导体激光器解释半导体激光器的工作原理探讨半导体激光器的特性与参数分析半导体激光器的应用领域9.2 光通信原理解释光纤通信与无线光通信的区别探讨光通信系统的组成与工作原理9.3 光通信器件与技术介绍光通信器件的类型与功能解释光通信技术的分类与发展趋势分析光通信在现代通信系统中的应用第十章：半导体技术与未来趋势10.1 摩尔定律与半导体技术发展解释摩尔定律的概念与意义探讨摩尔定律对半导体技术发展的影响分析半导体技术的未来发展趋势10.2 纳米技术与半导体器件介绍纳米技术在半导体器件中的应用解释纳米半导体器件的特性与优势探讨纳米半导体器件的未来发展趋势10.3 新兴半导体技术与应用分析新兴半导体技术的种类与应用领域探讨量子计算、生物半导体等未来技术的发展前景预测半导体技术与产业的未来发展趋势重点和难点解析重点环节一：半导体的定义与特性重点环节二：半导体的分类与制备重点环节三：PN结与二极管重点环节四：双极型晶体管（BJT）重点环节五：场效应晶体管（FET）重点环节六：半导体存储器重点环节七：太阳能电池与光电子器件重点环节八：半导体传感器重点环节九：半导体激光器与光通信重点环节十：半导体技术与未来趋势全文总结和概括：本文主要对半导体的基础知识进行了深入的解析，包括半导体材料的分类与特性、半导体的制备方法、PN结与二极管、双极型晶体管（BJT）、场效应晶体管（FET）、半导体存储器、太阳能电池与光电子器件、半导体传感器、半导体激光器与光通信以及半导体技术与未来趋势等内容进行了详细的阐述。
半导体行业包括哪些产业呢
半导体行业包括哪些产业呢半导体行业是当今科技领域中一个备受关注的领域，其在现代社会的发展中扮演着至关重要的角色。
半导体产业不仅涉及到芯片的生产和应用，还涉及到众多相关产业的发展和应用。
本文将为你详细介绍半导体行业所涉及的主要产业和相关领域。
半导体制造半导体制造是半导体行业的核心产业之一，其主要包括晶圆制造、光刻技术、沉积技术、蚀刻技术等。
晶圆制造是半导体芯片的基础，光刻技术则是在晶圆上制造微细线路的关键技术，沉积技术和蚀刻技术则是用于形成半导体材料的关键工艺。
半导体制造是半导体行业中最复杂、最关键的一个环节，也是技术密集型和资金密集型的产业之一。
半导体设备半导体设备是半导体产业中的一个重要环节，主要包括晶圆设备、封装测试设备、半导体制程设备等。
晶圆设备用于晶圆的制造和加工，封装测试设备用于芯片的封装和测试，半导体制程设备则用于半导体芯片的制程过程。
半导体设备的发展水平直接影响了半导体产业的发展速度和水平。
半导体材料半导体杗料是半导体产业中一个重要的产业分支，主要包括硅材料、氮化物材料、碳化物材料等。
硅材料是半导体产业中最为常见的材料，广泛应用于各种晶体管和集成电路中；氮化物材料在LED和激光器等领域有着广泛的应用；碳化物材料则在功率器件和高温器件中具有很好的性能。
半导体应用半导体行业的应用领域非常广泛，包括计算机、通信、消费电子、汽车电子、航天航空等诸多领域。
在计算机领域，半导体芯片被广泛应用于CPU、GPU、内存和存储器等核心部件；在通信领域，半导体芯片被广泛应用于基站、移动设备等核心组件；在汽车电子领域，半导体芯片被广泛应用于发动机控制、安全系统等重要部件。
结语半导体行业是一个复杂而充满活力的产业领域，其发展不仅受到技术的驱动，更受到市场的需求和政策的影响。
随着社会的不断进步和科技的不断发展，半导体行业也将持续迎来更多的机遇和挑战。
希望本文对您对半导体产业有所了解，谢谢！以上就是关于半导体行业包括哪些产业呢的相关内容，希望能对您有所帮助。
半导体制造技术复习总结
半导体制造技术复习总结半导体制造技术复习总结第⼀章半导体产业介绍1、集成电路制造的不同阶段：硅⽚制备、硅⽚制造、硅⽚测试/拣选、装配与封装、终测；2、硅⽚制造：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂；3、半导体趋势：提⾼芯⽚性能、提⾼芯⽚可靠性、降低芯⽚价格；4、摩尔定律：⼀个芯⽚上的晶体管数量⼤约每18个⽉翻⼀倍。
5、半导体趋势：①提⾼芯⽚性能：a关键尺⼨（CD）－等⽐例缩⼩（Scale down)b每块芯⽚上的元件数－更多 c 功耗－更⼩②提⾼芯⽚可靠性： a⽆颗粒净化间的使⽤ b控制化学试剂纯度c分析制造⼯艺 d硅⽚检测和微芯⽚测试e芯⽚制造商成⽴联盟以提⾼系统可靠性③降低芯⽚价格：a.50年下降1亿倍 b减少特征尺⼨＋增加硅⽚直径c半导体市场的⼤幅度增长（规模经济）第⼆章半导体材料特性6、最常见、最重要半导体材料－硅：a.硅的丰裕度 b.更⾼的熔化温度允许更宽的⼯艺容限c.更宽的⼯作温度范围d.氧化硅的⾃然⽣成7、GaAs的优点：a.⽐硅更⾼的电⼦迁移率; b.减少寄⽣电容和信号损耗; c.集成电路的速度⽐硅制成的电路更快; d.材料电阻率更⼤，在GaAs衬底上制造的半导体器件之间很容易实现隔离，不会产⽣电学性能的损失；e.⽐硅有更⾼的抗辐射性能。
GaAs的缺点： a.缺乏天然氧化物；b.材料的脆性； c.由于镓的相对匮乏和提纯⼯艺中的能量消耗，GaAs的成本相当于硅的10倍； d.砷的剧毒性需要在设备、⼯艺和废物清除设施中特别控制。
第三章器件技术8、等⽐例缩⼩:所有尺⼨和电压都必须在通过设计模型应⽤时统⼀缩⼩。
第四章硅和硅⽚制备9、⽤来做芯⽚的⾼纯硅称为半导体级硅(semiconductor-grade silicon, SGS)或电⼦级硅西门⼦⼯艺：1.⽤碳加热硅⽯来制备冶⾦级硅SiC(s)+SiO2(s) Si(l)+SIO(g)+CO(g)2.将冶⾦级硅提纯以⽣成三氯硅烷Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)3.通过三氯硅烷和氢⽓反应来⽣成SGS SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)10、单晶硅⽣长：把多晶块转变成⼀个⼤单晶，并给予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，叫做晶体⽣长。
半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案
半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案第一章、半导体产业介绍1 .什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？（15分）集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。
集成电路芯片/元件数 无集成1 小规模（SSI ）2到50 中规模（MSI ）50到5000 大规模（LSI ）5000到10万 超大规模（VLSI ） 10万至U100万 甚大规模（ULSI ） 大于100万 产业周期1960年前 20世纪60年代前期 20世纪60年代到70年代前期 20世纪70年代前期到后期 20世纪70年代后期到80年代后期 20世纪90年代后期到现在2 .写出IC 制造的5个步骤？（15分）Wafer preparation （硅片准备）Wafer fabrication （硅片制造）Wafer test/sort （硅片测试和拣选）Assembly and packaging （装配和封装）Final test （终测）3 .写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？（15分）发展方向：提高芯片性能一提升速度（关键尺寸降低，集成度提高，研发采用新材料），降低功耗。
提高芯片可靠性一严格控制污染。
降低成本——线宽降低、晶片直径增加。
摩尔定律指：IC 的集成度将每隔一年翻一番。
1975年被修改为：IC 的集成度将每隔一年半翻一番。
4 .什么是特征尺寸CD ？ （10分）最小特征尺寸，称为关键尺寸（Critical Dimension, CD ） CD 常用于衡量工艺难易的标志。
5.什么是 More moore 定律和 More than Moore 定律？（10 分）“More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。
从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小。
与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。
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•器件尺寸下降，芯片尺寸增加 •互连层数增加 •掩膜版数量增加 •工作电压下降
等比例缩小原则 Scaling down
器件的等比例缩小原则
Constant-field Scaling-down Principle
器件几何尺寸：Lg，Wg，tox，xj →×1/k
衬底掺杂浓度N
→×k
电压Vdd ⇒ 器件速度
❖Intel 公司第一代CPU—4004 1971
电路规模：2300个晶体管 生产工艺：10um 最快速度：108KHz
❖Intel 公司CPU—386TM
电路规模：275,000个晶体管 生产工艺：1.5um 最快速度：33MHz
❖Intel 公司最新一代CPU—Pentium® 4
电路规模：4千2百万个晶体管 生产工艺：0.13um 最快速度：2.4GHz
Year of introduction 1971 1972 1974 1978 1982 1985 1989 1993 1997 1999 2000
Transistors 2,250 2,500 5,000
29,000 120,000 275,000 1,180,000 3,100,000 7,500,000 24,000,000 42,000,000
集成电路器件与工艺
参考书目
半导体器件物理与工艺 施敏 苏州大学出版社 微电子材料与制程 陈力俊 复旦大学出版社 硅超大规模集成电路工艺技术--理论实践与模型 《硅集成电路工艺基础》 北京大学出版社 《芯片制造—半导体工艺制程实用教程》（第四版），
电子工业出版社 半导体技术天地 集成电路教育网
102-103
LSI (1971)
103-105
VLSI (1980)
105-107
特征线宽(um)
栅氧化层厚度 (nm)
结深(um)
芯片面积 (mm2)
被加工硅片直 径(mm)
10-5 120-100
2-1.2 <10 50-75
5-3 100-40 1.2-0.5 10-25 100-125
3-1 40-15 0.5-.02 25-50 150
双极-MOS(BiMOS)集成电路：是同时包括双极 和MOS晶体管的集成电路。综合了双极和MOS 器件两者的优点，但制作工艺复杂。
课程成绩
30%：平时成绩（作业、出勤、课上表现、 笔记:不定期抽查）
70%：期末考试 考试内容以上课ppt和作业为主
第一章 前言
1956年的诺贝尔物理学奖
第一个点接触式晶体管 1947 -- by Bell Lab J. Bardeen
W. Brattain
W. Shockley
1947年圣诞前夕，贝尔实验室的科学家肖 克利(William Shockley)和他的两助手布 拉顿(Water Brattain 、巴丁（John bardeen)在贝尔实验室工作时发明了世界 上第一个点接触型晶体管
摩尔定律（Moore’s Law)
硅集成电路二年（或二到三年）为一代，集成度翻两番，工艺 线宽约缩小30%，芯片面积约增1.5倍，IC工作速度提高1.5倍
DRAM
半导体电子：全球最大的工业
Explosive Growth of Computing Power
1st electronic computer ENIAC (1946)
点接触晶体管：基片是N型锗，发射 极和集电极是两根金属丝。这两根 金属丝尖端很细，靠得很近地压在 基片上。金属丝间的距离：
200~250μm
第一章 前言
杰克-基尔比
1958年时，集 成电路是如此 的粗糙！！
Ti 公司的Kilby 12个器件，Ge 晶体
第一章 前言
(Fairchild Semi.)
Si IC
第一个单片集成电路
简短回顾
➢Bardeen, Brattain, Shockley, 第一个锗双极晶体管1947, Bell Labs. Nobel prize ➢Atalla, 第一个Si基MOSFET , 1958, Bell Labs. ➢Kilby (TI) & Noyce (Fairchild),发明集成电路, Nobel prize ➢平面工艺, Jean Hoerni, 1960, Fairchild ➢第一个CMOS 电路, 1963, Fairchild ➢“Moore’s law” coined 1965, Fairchild ➢Dennard, 定标法则, 1974, IBM ➢First Si technology roadmap published 1994, USA
ITRS— International Technology Roadmap for Semiconductors http:/// ❖预言硅主导的IC技术蓝图
由欧洲电子器件制造协会（EECA）、欧洲半导体工业协会（ESIA）、日 本电子和信息技术工业协会（JEITA）、韩国半导体工业协会（KSIA）、 台湾半导体工业协会（TSIA）和半导体工业协会（SIA）合作完成。
1st computer(1832)
Vacuum Tuber
1st transistor 1947
Pentium IV
Macroelectronics Microelectronics Nanoelectronics
❖ IC在各个发展阶段的主要特征数据
发展 阶段
主要特征 元件数/芯片
MSI (1966)
→×1/k →×k
芯片密构类型 集成度 电路的功能 应用领域
按器件结构类型分类
双极集成电路：主要由双极型晶体管构成 NPN型双极集成电路 PNP型双极集成电路
金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由 MOS晶体管(单极型晶体管)构成 NMOS PMOS CMOS(互补MOS)
ULSI (1990)
107-108 <1
15-10
0.2-.01 50-100
>150
❖Intel 公司CPU芯片集成度的发展
Intel’s CPU 4004 8008 8080 8086 286 386™ processor 486™ DX processor Pentium® processor Pentium II processor Pentium III processor Pentium 4 processor