芯片制造-半导体工艺教程
半导体芯片制造工艺流程
半导体芯片制造工艺流程一、晶圆生产过程1、切割原材料：首先，将原材料（多晶片、单晶片或多晶硅）剪切成小块，称之为原乳片（OOP）。
2、晶圆处理：将原乳片受热加热，使其变形，使其压紧一致，然后放入一种名叫抛光膏的特殊介质中，使原乳片抛光均匀，表面压处理完成后可以形成称做“光本”的片子，用于制作晶圆切片。
3、晶圆切片：将打磨后的“光本”放入切片机，由切片机按特定尺寸与厚度切割成多片，即晶圆切片。
4、外层保护：为防止晶圆切片氧化和粉化，需要给其外层加以保护，银镀层属于最常用的保护方式，银镀用于自行氧化或化学氧化，使晶圆切片的表面具有光泽滑润的特性，同时会阻止晶圆切片粉化，提升晶圆切片的质量。
二、封装1、贴有芯片的封装状态：需要将芯片封装在一个特殊容器，这个容器由多层金属合金制成，其中折叠金属层和金属緩衝層能够有效地抗震，同时能够预防芯片表面外来粉尘的影响，芯片的需要的部件，贴入折叠金属层的空隙中，用以安全固定。
2、针引线安装：引线是封装过程中用来连接外部与芯片内部的一种金属元件，一般由铜带按照需要的形状进行切割而成，由于引线的重要性，需要保证引线的装配使得引线舌语长度相等，防止引线之间相互干涉，芯片内部元件之间并不影响运行。
3、将口金连接到封装上：封装固定完毕后，需要给封装上焊上金属口金，来使得封装具有自身耐腐蚀性能，保护内部金属引线免于腐蚀。
4、将封装上封装在机柜中：把封装好的芯片安装在外壳体内，使得外壳可以有效地防止芯片的护盾被外界的破坏。
三、芯片测试1、芯片测试：芯片测试是指使用指定的设备测试芯片，通过检测芯片的性能参数，来查看芯片的表现情况，判断其是否符合要求，从而判断该芯片产品是否可以出厂销售。
2、功能测试：功能测试是检测半导体芯片的特殊功能，例如检查芯片操作程序功能是否达到产品要求，及看看芯片故障率是否太高等。
3、芯片温度：芯片也要进行温度测试，温度的大小决定了芯片的工作状况以及使用寿命，需要把比较详细的测量温度，用以检查芯片是否能够承受更高的工作温度条件；4、芯片功能检测：功能检测是常用的测试，如扫描检测或静态测试，根据设计上的配置，将芯片进行检测，来看看是否有损坏，看看功能是否正常，符合产品要求。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程半导体制造工艺是半导体芯片制造的基础流程，也是一项复杂且精细的工艺。
下面是一份大致的半导体制造工艺流程，仅供参考。
1. 半导体材料的准备：半导体材料通常是硅，需要经过精细的提纯过程，将杂质降低到一定程度，以确保半导体器件的性能。
还需要进行晶体生长、切割和抛光等工艺，以制备出适用于制造芯片的晶片。
2. 晶片清洗和处理：经过前面的准备步骤后，晶片需要进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
清洗包括化学溶液浸泡和超声波清洗等步骤。
之后，通过化学气相沉积等工艺，在晶片上形成氧化层或氮化层，以保护晶片表面。
3. 光刻和光刻胶涂布：在晶片表面涂布一层光刻胶，然后通过光刻机将设计好的芯片图案投射在胶涂层上，形成光刻胶图案。
光刻胶图案将成为制作芯片电路的模板。
4. 蚀刻：将光刻胶图案转移到晶片上，通过干式或湿式蚀刻工艺，将未被光刻胶保护的部分材料去除，形成电路图案。
蚀刻可以通过化学溶液或高能离子束等方式进行。
5. 激光刻蚀：对于一些特殊材料或细微的电路结构，可以使用激光刻蚀来实现更高精度的图案形成。
激光刻蚀可以通过激光束对材料进行精确的去除。
6. 金属薄膜沉积：在晶片表面沉积金属薄膜，以形成电路中的金属导线和连接器。
金属薄膜通常是铝、铜等材料，通过物理气相沉积或化学气相沉积等工艺进行。
7. 金属薄膜刻蚀和清洗：对金属薄膜进行蚀刻和清洗，以去除多余的金属，留下需要的导线和连接器。
8. 测量和测试：对制造好的芯片进行电学性能的测试和测量，以确保其符合设计要求。
9. 封装和封装测试：将芯片封装在外部环境中，通常采用芯片封装材料进行密封，然后进行封装测试，以验证封装后芯片的性能和可靠性。
10. 最终测试：对封装好的芯片进行最终的功能和性能测试，以确保其满足市场需求和客户要求。
以上是半导体制造的基本流程，其中每个步骤都需要高度的精确性和专业技术。
半导体制造工艺的不断改进和创新，是推动半导体技术不断进步和发展的重要驱动力。
半导体芯片生产工艺
半导体芯片生产工艺半导体芯片生产工艺是一种非常复杂和精细的过程，涉及到多个步骤和环节。
下面我将简要介绍一下半导体芯片生产的主要工艺流程。
1. 半导体晶圆制备：半导体芯片是通过在硅晶圆上制造微小的电子元件来实现的。
首先，从纯度极高的硅单晶中制备出晶圆，通常使用Czochralski方法。
在这个过程中，将纯净的硅溶液熔化并冷却，形成单晶硅棒，然后将其切割成薄片，即晶圆。
2. 晶圆化学处理：经过切割后的晶圆表面可能存在一些杂质和缺陷，需要经过一系列化学处理步骤来去除这些杂质。
这包括去除氧化物和有机污染物，以保证晶圆表面的纯度。
常用的处理方法包括酸洗、碱洗和溅射处理等。
3. 肖特基势阻撕开初步形成晶体管：肖特基势阻撕开是半导体芯片制造的核心步骤之一。
这一步骤是在晶圆表面制造出MOSEFET晶体管，用于控制电流的通断。
首先，利用光刻技术将光刻胶涂在晶圆表面，并通过曝光和显影来形成晶体管的图案。
然后，使用化学气相沉积（CVD）技术在晶体管上沉积一层绝缘层和栅极材料。
4. 金属线路制造：在晶体管上形成的电子元件需要连接起来，以形成电路。
这一步骤是利用化学气相沉积技术将金属层沉积在晶圆上，形成电路之间的连线。
然后，使用电子束或激光器去除多余的金属，形成所需的线路模式。
5. 固化和封装：在完成金属线路制造后，需要对芯片进行固化和封装，以保护芯片并提供外部引脚。
首先，将芯片放入高温炉中加热，将金属线路的材料烧结在一起，形成一个坚固的结构。
然后，使用薄膜封装技术将芯片封装在塑料或陶瓷外壳中，并连接外部引脚。
6. 测试和包装：最后一步是对芯片进行测试和包装。
芯片会经过一系列的测试来检查其电性能和功能。
一旦通过测试，芯片将被放置在塑料或陶瓷封装中，并进行标签和贴片等最后的包装工作。
以上是半导体芯片生产的主要工艺流程。
这个过程需要非常高的精度和控制，因为任何微小的错误都可能导致芯片的失效。
随着技术的发展，半导体芯片生产工艺不断在改进和创新，以满足不断增长的需求和不断提高的性能要求。
半导体芯片制造工艺流程
半导体芯片制造工艺流程晶圆加工是半导体芯片制造的第一步，主要是将硅圆片加工成晶圆，晶圆通常使用硅（Si）为基片，通过化学、光学和物理方法对其进行切割、清洗、抛光等工艺，使其表面更加平整、光滑。
曝光是指将设计好的芯片电路图案通过光刻技术印制在晶圆上。
首先使用感光胶涂覆在晶圆表面，然后使用相应的光罩通过曝光机器将芯片电路图案映射到晶圆上。
曝光完成后，通过退胶和清洗工艺将晶圆表面的胶层去除。
清洗是对晶圆表面进行清洁处理，以去除可能附着在晶圆表面的微尘、油污和其他杂质。
清洗工艺主要包括超声波清洗、化学清洗等，这些工艺能够有效地将晶圆表面的杂质清除，以保证芯片制造的质量。
刻蚀是将晶圆表面的材料进行刻蚀处理，以形成电路的结构和形状。
刻蚀工艺一般采用干法和湿法两种方式，干法刻蚀常采用等离子刻蚀（PECVD），湿法刻蚀常采用化学刻蚀（Wet Etching）。
刻蚀工艺是芯片制造中非常关键的工艺环节，能够通过控制刻蚀时间和温度等参数，对晶圆表面进行精确的刻蚀，以形成预定的电路结构。
离子注入指的是将离子注入到晶圆表面，以改变晶圆材料的导电、隔离和其他物理特性。
离子注入通常使用离子注入机，通过加速离子，使其能够穿透晶圆表面，并深入到晶体结构内部。
离子注入后，晶圆的电学性能和物理特性会发生改变。
沉积是在晶圆表面沉积一层薄膜，以增强晶圆的功能和性能。
沉积工艺通常有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种方式。
其中，物理气相沉积是将金属蒸汽通过高温和高真空状态沉积到晶圆表面；化学气相沉积则是通过将气体反应在晶圆表面生成所需的薄膜。
陶瓷制造是指将晶圆切割成单个的芯片，并在芯片表面上进行焊接和封装。
这个过程主要包括切割、背面研磨、背面腐蚀、表面成形和背面蚀刻等步骤。
陶瓷制造是构成芯片最核心的工艺环节之一，能够保证芯片的完整性和可靠性。
封装是将制造好的半导体芯片封装成可供使用的集成电路。
封装主要是将芯片连接到引脚上，并采用适当的封装材料将其封装。
芯片制造-半导体工艺教程
1 第一章半导体工业—3生产阶段by r53858固态器件的制造有四个不同的阶段。
（图1.19）它们是材料准备、晶体生长和晶圆准备、晶圆制造、封装。
在第一个阶段，材料准备（见第二章）是半导体材料的开采并根据半导体标准进行提纯。
硅是以沙子为原料通过转化成为具有多晶硅结构的纯硅（图1.21）。
在第二个阶段，材料首先形成带有特殊的电子和结构参数的晶体，再进行晶体生长，之后，在晶体生长和晶圆准备（见第三章）工艺中，晶体被切割成称为晶圆的薄片，并进行表面处理（图1.21）。
另外半导体工业也用锗和不同半导体材料的混合物来制作器件与电路。
材料准备晶体生长与晶圆准备晶圆制造封装第三个阶段是晶圆制造，也就是在其表面上形成器件或集成电路。
在每个晶圆上通常可形成200到300个同样的器件，也可多至几千个。
在晶圆上由分立器件或集成电路占据的区域叫做芯片。
晶圆制造也可称为制造、FAB、芯片制造或是微芯片制造。
晶圆的制造可有几千个步骤，它们可分为两个主要部分：前线工艺是晶体管和其它器件在晶圆表面上的形成；后线工艺是以金属线把器件连在一起并加一层最终保护层。
遵循晶圆制造过程，晶圆上的芯片已经完成，但是仍旧保持晶圆形式并且未经测试。
下一步每个芯片都需要进行电测（称为晶圆电测）来检测是否符合客户的要求。
晶圆电测是晶圆制造的最后一步或是封装（packaging）的第一步。
二氧化硅(沙子) 含硅气体硅反应炉多晶硅1.20 二氧化硅到半导体应用级硅的转化多晶硅硅晶体生长硅晶圆封装通过一系列的过程把晶圆上的芯片分割开然后将它们封装起来。
封装起到保护芯片免于污染和外来伤害的作用，并提供坚固耐用的电气引脚以和电路板或电子产品相连。
封装是在半导体生产厂的另一个部门来完成的。
绝大数的芯片是被单个地封装起来的，但是混合电路、多芯片模块（MCMs）或直接安装在电路板上（COB）的形式正在日趋增加。
混合电路是在陶瓷基片上将半导体器件（分立和IC）和厚或薄膜电阻及导线还有其它电子元件组合起来的形式，这些技术将在第18章中作出解释。
芯片制造―半导体工艺制程实用教程第六版课后答案
芯⽚制造―半导体⼯艺制程实⽤教程第六版课后答案芯⽚制造――半导体⼯艺制程实⽤教程（美）Peter Van Zant（彼得·范·赞特）课后习题答案本书是⼀本介绍半导体集成电路和器件制造技术，在半导体领域享有很⾼的声誉；包括半导体⼯艺的每个阶段：从原材料的制备到封装、测试和成品运输，以及传统的和现代的⼯艺；提供了详细的插扫⼀扫⽂末在⾥⾯回复答案+芯⽚制造――半导体⼯艺制程实⽤教程⽴即得到答案图和实例，并辅以⼩结、习题、术语表；避开了复杂的数学问题介绍⼯艺技术。
本书是⼀本介绍半导体集成电路和器件制造技术的专业书，在半导体领域享有很⾼的声誉。
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第六版修订了微芯⽚制造领域的新进展，讨论了⽤于图形化、掺杂和薄膜步骤的先进⼯艺和尖端技术，使隐含在复杂的现代半导体制造材料与⼯艺中的物理、化学和电⼦的基础信息更易理解。
本书的主要特点是避开了复杂的数学问题介绍⼯艺技术内容，并加⼊了半导体业界的新成果，可以使读者了解⼯艺技术发展的趋势。
Peter Van Zant 国际知名半导体专家，具有⼴阔的⼯艺⼯程、培训、咨询和写作⽅⾯的背景，他曾先后在IBM和德州仪器（TI）⼯作，之后再硅⾕，⼜先后在美国国家半导体（National Semiconductor）和单⽚存储器（Monolithic Memories）公司任晶圆制造⼯艺⼯程和管理职位。
他还曾在加利福尼亚州洛杉矶的⼭麓学院（Foothill College）任讲师，讲授半导体课程和针对初始⼯艺⼯程师的⾼级课程。
他是《半导体技术词汇》（第三版）（Semiconductor Technology Glossary, Third Edition）、《集成电路教程》（Integrated Circuits Text）、《安全第⼀⼿册》（Safety First Manual）和《芯⽚封装⼿册》（Chip Packag（美）Peter Van Zant（彼得·范·赞特）芯⽚制造――半导体⼯艺制程实⽤教程课后习题答案ing Manual）的作者。
芯片制造半导体工艺实用教程
测试与可靠性验证
功能测试
对芯片进行功能测试，确保其正常工作。
可靠性验证
通过一系列的实验和测试，验证芯片的可靠性和稳定性。
03 芯片制造半导体工艺材料
单晶硅材料
硅是微电子工业中的重要基础材 料，是制造集成电路、太阳能电 池板和微电子设备的主要原料。
单晶硅具有高纯度、高均匀性、 高完整性、低缺陷密度等特点， 是制造高性能集成电路和微电子
汽车电子领域的芯片制造半导 体工艺应用于发动机控制、安 全系统、娱乐系统等模块。
02 芯片制造半导体工艺流程
硅片制备
硅提纯
将硅元素提纯至 99.9999%以上，以满足
半导体制造的要求。
单晶生长
通过一定的技术手段， 在一定条件下生长出单
晶硅锭。
晶锭切片
将生长好的硅锭切成厚 度约200-300微米的硅
芯片制造半导体工艺的应用领域
01
02
03
04
通信领域
芯片制造半导体工艺广泛应用 于通信领域的各种电子设备， 如手机、基站、路由器等。
计算机领域
计算机领域的芯片制造半导体 工艺应用于CPU、GPU、内
存等关键部件。
消费电子领域
消费电子领域的芯片制造半导 体工艺应用于电视、音响、游
戏机等产品。
汽车电子领域
芯片制造的重要性
芯片制造是现代电子工业的基础，广 泛应用于通信、计算机、消费电子、 汽车电子等领域，对推动科技进步和 经济发展具有重要意义。
半导体工艺的发展历程与趋势
发展历程
半导体工艺经历了从晶体管到集 成电路、再到超大规模集成电路 的发展历程，不断追求更高的集 成度和更小的特征尺寸。
发展趋势
随着新材料、新工艺、新技术的 不断涌现，半导体工艺正朝着更 低成本、更高性能、更环保的方 向发展。
半导体芯片制作流程工艺
半导体芯片制作流程工艺半导体芯片制作可老复杂啦，我给你好好唠唠。
1. 晶圆制造(1) 硅提纯呢，这可是第一步，要把硅从沙子里提炼出来，变成那种超高纯度的硅，就像从一群普通小喽啰里挑出超级精英一样。
这硅的纯度得达到小数点后好多个9呢，只有这样才能满足芯片制造的基本要求。
要是纯度不够，就像盖房子用的砖都是软趴趴的，那房子肯定盖不起来呀。
(2) 拉晶。
把提纯后的硅弄成一个大的单晶硅锭，就像把一堆面粉揉成一个超级大的面团一样。
这个单晶硅锭可是有特殊形状的，是那种长长的圆柱体，这就是芯片的基础材料啦。
(3) 切片。
把这个大的单晶硅锭切成一片一片的，就像切面包片一样。
不过这可比切面包难多啦，每一片都得切得超级薄，而且厚度要非常均匀，这样才能保证后面制造出来的芯片质量好。
2. 光刻(1) 光刻胶涂覆。
先在晶圆表面涂上一层光刻胶，这光刻胶就像给晶圆穿上了一件特殊的衣服。
这件衣服可神奇啦，它能在后面的光刻过程中起到关键作用。
(2) 光刻。
用光刻机把设计好的电路图案投射到光刻胶上。
这光刻机可厉害啦，就像一个超级画家，但是它画的不是普通的画，而是超级精细的电路图案。
这图案的线条非常非常细，细到你都想象不到，就像头发丝的千分之一那么细呢。
(3) 显影。
把经过光刻后的晶圆进行显影，就像把照片洗出来一样。
这样就把我们想要的电路图案留在光刻胶上啦，那些不需要的光刻胶就被去掉了。
3. 蚀刻(1) 蚀刻过程就是把没有光刻胶保护的硅片部分给腐蚀掉。
这就像雕刻一样，把不要的部分去掉，留下我们想要的电路结构。
不过这个过程得非常小心，要是腐蚀多了或者少了，那芯片就报废了。
(2) 去光刻胶。
把之前用来形成图案的光刻胶去掉，这时候晶圆上就留下了我们想要的电路形状啦。
4. 掺杂(1) 离子注入。
通过离子注入的方式把一些特定的杂质原子注入到硅片中，这就像给硅片注入了特殊的能量一样。
这些杂质原子会改变硅片的电学性质，从而形成我们需要的P型或者N型半导体区域。
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芯片制造-半导体工艺教程Microchip Fabrication----A Practical Guide to Semicondutor Processing目录:第一章:半导体工业[1][2][3]第二章:半导体材料和工艺化学品[1][2][3][4][5]第三章:晶圆制备[1][2][3]第四章:芯片制造概述[1][2][3]第五章:污染控制[1][2][3][4][5][6]第六章:工艺良品率[1][2]第七章:氧化第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验第十章:高级光刻工艺第十一章:掺杂第十二章:淀积第十三章:金属淀积第十四章:工艺和器件评估第十五章:晶圆加工中的商务因素第十六章:半导体器件和集成电路的形成第十七章:集成电路的类型第十八章:封装附录:术语表#1 第一章半导体工业--1芯片制造-半导体工艺教程点击查看章节目录by r53858概述本章通过历史简介，在世界经济中的重要性以及纵览重大技术的发展和其成为世界领导工业的发展趋势来介绍半导体工业。
并将按照产品类型介绍主要生产阶段和解释晶体管结构与集成度水平。
目的完成本章后您将能够：1. 描述分立器件和集成电路的区别。
2. 说明术语“固态，” “平面工艺”，““N””型和“P”型半导体材料。
3. 列举出四个主要半导体工艺步骤。
4. 解释集成度和不同集成水平电路的工艺的含义。
5. 列举出半导体制造的主要工艺和器件发展趋势。
一个工业的诞生电信号处理工业始于由Lee Deforest 在1906年发现的真空三极管。
1真空三极管使得收音机, 电视和其它消费电子产品成为可能。
它也是世界上第一台电子计算机的大脑，这台被称为电子数字集成器和计算器（ENIAC）的计算机于1947年在宾西法尼亚的摩尔工程学院进行首次演示。
这台电子计算机和现代的计算机大相径庭。
它占据约1500平方英尺，重30吨，工作时产生大量的热，并需要一个小型发电站来供电，花费了1940年时的400, 000美元。
ENIAC的制造用了19000个真空管和数千个电阻及电容器。
真空管有三个元件，由一个栅极和两个被其栅极分开的电极在玻璃密封的空间中构成(图1.2)。
密封空间内部为真空，以防止元件烧毁并易于电子的====移动。
真空管有两个重要的电子功能，开关和放大。
开关是指电子器件可接通和切断电流；放大则较为复杂，它是指电子器件可把接收到的信号放大，并保持信号原有特征的功能。
真空管有一系列的缺点。
体积大，连接处易于变松导致真空泄漏、易碎、要求相对较多的电能来运行，并且元件老化很快。
ENIAC 和其它基于真空管的计算机的主要缺点是由于真空管的烧毁而导致运行时间有限。
这些问题成为许多实验室寻找真空管替代品的动力，这个努力在1947年12月23曰得以实现。
贝尔实验室的三位科学家演示了由半导体材料锗制成的电子放大器。
这种器件不但有真空管的功能，而且具有固态（无真空）、体积小、重量轻,、耗电低并且寿命长的优点，起初命名为“传输电阻器”而后很快更名为晶体管（transistor）。
John Barden, Walter Brattin 和William Shockley, 这三位科学家因他们的这一发明而被授予1956年的诺贝尔物理奖。
固态时代第一个晶体管和今天的高密度集成电路相去甚远，但它和它的许多著名的后裔赋予了固态电子时代的诞生。
除晶体管之外, 固态技术还用于制造二极管、电阻器和电容器。
二极管为两个元件的器件在电路中起到开关的作用；电阻器是单元件的器件承担限制电流的作用.；电容器为两个元件的器件在电路中起存储电荷的作用，在有些电路中应用这种技术制造保险丝。
有关这些概念和器件工作原理的解释请参见第14章。
这些每个芯片中只含有一个器件的器件称为分立器件（图1.4）。
大多数的分立器件在功能和制造上比集成电路有较少的要求。
大体上，分立器件不被认为是尖端产品，然而它们却用于最精密复杂的电子系统中。
在1998年它们的销售额占全部半导体器件销售额的12%。
2到20世纪50年代的早期半导体工业进入了一个非常活跃的时期，为晶体管收音机和晶体管计算机提供器件。
集成电路分立器件的统治地位在1959年走到了尽头。
那一年，在得州仪器公司工作的新工程师Jacky Kilby 在一块锗半导体材料上制成了一个完整的电路。
他的发明由几个晶体管、二极管、电容器和利用锗芯片天然电阻的电阻器组成。
这个发明就是集成电路（integrated circuit），第一次成功地在一块半导体基材上做出完整的电路。
Kilby的电路并不是现今所普遍应用的形式，它是经Robert Noyce，然后最终在Fairchild Camera完成的。
图1.5是Kilby的电路，我们可以注意到器件是用单独的线连接起来的。
早些时候在Fairchild Camera的Jean Horni 就已经开发出一种在芯片表面上形成电子结来制做晶体管的平面制作工艺（图1.6）。
平面形式是利用了硅易于形成氧化硅并且为非导体（电绝缘体）的优点。
Horni的晶体管使用了铝蒸汽镀膜并使之形成适当的形状来作器件的连线，这种技术称为平面技术（planar technology）。
Horni应用这种技术把预先在硅表面上形成的器件连接起来。
Kilby和Horni的集成电路成为所有集成电路的模式，这种技术不仅符合当时的需要，而且也是小型化和推动工业发展的生产有效成本制造业的根源。
Kilby和Horni共同享有集成电路的专利。
图1.5 Kibly书中记载的集成电路工艺和产品趋势从1947年开始，半导体工业就已经呈现出在新工艺和工艺提高上的持续发展。
工艺的提高导致了具有更高集成度和可靠性的集成电路的产生，从而推动了电子工业的革命。
这些工艺的改进归为两大类：工艺和结构。
工艺的改进是指以更小尺寸来制造器件和电路，并使之具有有更高的密度，更多数量和更高的可靠性。
结构的改进是指新器件设计上的发明使电路的性能更好，实现更佳的能耗控制和更高的可靠性。
集成电路中器件的尺寸和数量是IC发展的两个共同标志。
器件的尺寸是以设计中最小尺寸来表示的，叫做特征图形尺寸, 通常用微米来表示。
一微米为1/10,000厘米或约为人头发的1/100。
英特尔公司的创始人之一Gordon Moore在1964年预言集成电路的密度会每十八个月翻一番，这个预言后来成为著名的摩尔定律并被证明十分准确（图1.7）。
集成度水平表示电路的密度，也就是电路中器件的数量。
集成度水平（integration level）（图1.8）的范围从小规模集成（SSI）到超大规模（ULSI）集成电路，ULSI集成电路有时称为甚大规模集成电路(VVLSI). 大众刊物上称最新的产品为百万芯片（megachips）。
除集成规模外，存储器电路还由其存储比特的数量来衡量（一个4兆的存储器可存储四百万比特），逻辑电路的规模经常用栅极（栅极是逻辑电路中基本的功能元件）的数量来评价。
#1 第一章半导体工业—2Quote:特征图形尺寸的减小by r53858从小规模集成电路发展到今天的百万芯片，其中单个元件特征图形尺寸的减小起了重要的推动作用。
这得益于光刻和多层连线技术的极大提高。
图1.9为二十五年中实际和预期的特征图形尺寸的情况。
半导体工业协会（SIA）预期到2012年特征图形尺寸会减小至50纳米（0.05微米）。
3 元件尺寸的减小所带来的好处是电路密度的增加。
我们可以用一个家庭住宅区的布局做个比喻来解释这个发展趋势。
住宅区的密度就取决于房屋大小, 占地大小和街道宽度。
如果要居住更多的人口，我们可以增加住宅区的面积（增加芯片区域），另一种可能则是减小单个房屋的尺寸并使它们占地较小。
我们也可以用减小街道大小的办法来增加密度，然而, 到一定程度时街道就不能再被减小了，或是就不够汽车通行的宽度了，而要保持房子的可居住性，房屋也不能无限制地减小，此时一个办法就是用公寓楼来取代单个房屋。
所有的这些办法都应用在了半导体技术中。
特征尺寸的减小和电路密度的增大带来了很多益处。
在电路的性能方面是电路速度的提高，传输距离的缩短和单个器件所占空间的减小使得信息通过芯片时所用的时间缩短，这种更快的性能使那些曾经等待计算机来完成一个简单工作的人受益非浅。
电路密度的提高还使芯片或电路耗电量更小，要小型电站来维持运行的ENIAC已被靠使用电池的功能强大的便携式电脑所取代。
芯片和晶圆尺寸的增大芯片密度从SSI发展到ULSI的进步推动了更大尺寸芯片的开发。
分立器件和SSI 芯片边长平均约为100mils（0.1英寸），而ULSI芯片每边长为500 mils（0.5英寸）或更大。
IC是在称为晶圆（wafer）的薄硅片（或其它半导体材料薄片）上制造成的。
在圆形的晶圆上制造方形或长方形的芯片导致在晶圆的边缘处剩余下一些不可使用的区域，当芯片的尺寸增大时这些不可使用的区域也随之增大。
为了弥补这种损失，半导体业界采用了更大尺寸的晶圆。
随着芯片的尺寸增大, 1960年时的1英寸直径的晶圆已经被200毫米和300毫米（8英寸和12英寸）的晶圆所取代。
缺陷密度的减小随着特征图形尺寸的减小，在制造工艺中减小缺陷密度和缺陷尺寸的需要就变得十分关键。
在尺寸为100微米的晶体管上有一个1微米的灰尘可能不是问题，但对于一个1微米的晶体管来说会是一个导致元件失效的致命缺陷(图1.11)。
正因为如此，污染控制的需要使得建造一个IC制造厂的花费升至十亿美元。
内部连线水平的提高元件密度的增加带来了连线问题。
在住宅区的比喻中, 用来增加密度的策略之一是减小街道的宽度，但是到一定的程度时街道对于汽车的通行来说就会太窄。
同样的事情也会发生在IC设计中，元件密度的增加和紧密封装减小了连线所需的空间。
解决方案是在元件形成的表面上使用多层绝缘层和导电层相互叠加的多层连线。
SIA的发展方向主要的IC参数是相互关连的。
摩尔定律预言了未来元件的密度，由此引发了集成度水平（元件密度）、芯片尺寸、缺陷密度（和尺寸）和所要求的内部连线数量水平的计算。
半导体工业协会以一系列“路线图”的形式对这些及其它关键器件和产品参数的未来作了展望。
孔连接M1=第一层金属M2=第二层金属图1.12 经过平面化工艺具有两金属的VLSI典型结构的横切面, 它显示了经过平面化工艺后孔深的范围. (经Solid State Technology允许)芯片成本也许工艺和产品提高所带来的最大影响就是芯片的成本。
图1.14展示了80年代时存储器芯片的成本逐年下降的情况。
对于任何成熟的产品这个曲线都有代表性。
价格开始时高，但随着技术的成熟和制造效率的提高价格会下降并最终达到稳定。
虽然芯片的性能提高了，但价格却在持续地下降。