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上海交通大学微电子学院专业学位课程内容介绍《集成电路制造技术》

上海交通大学 免费考研网/2013-01-08


《集成电路制造技术》

课程代码P210514学分/学时3.0/54开课时间
课程名称集成电路制造技术
开课学院微电子学院
任课教师
面向专业
预修课程
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

半导体集成电路产业在整个电子行业中占的比重越来越高,对整个世界的经济发展起着非常重要的作用。本课程的主要目的就是学习集成电路的制造技术。通过本课程的学习,学生能够了解掌握集成电路的制造的基本原理,对整个工艺过程有一定的了解。为今后在具体的工作岗位当中从事相关的工作打下深厚的基础。本课程是微电子学与固体电子学专业的基础课,为学生进一步学习其他相关课程提供有利的支持。通过本课程的学习,能够加深对集成电路设计和具体应用等相关知识的理解,为他们提供最深层次的支持。是半导体器件物理与集成电路设计两门课之间的桥梁。本课程从绪论开始,介绍集成电路的历史和发展,以及所面临的挑战。接着从最基本的单晶硅的生长开始,介绍硅材料的基本特性和硅片的制造,以及对硅片的表征和测量。然后介绍氧化等相关热处理过程,包括各种氧化的方式,影响氧化薄膜质量的各种因素和氧化薄膜在器件中所起的作用;同时介绍退火的基本原理与具体应用。接下来是离子注入的相关知识,包括杂质的分布形式与常用元素的介绍。还有各种刻蚀和清洗技术的基本原理和应用背景。光刻是非常重要的工艺步骤,会比较详细地介绍光刻的原理,包括光刻胶的种类和使用方法,提高光刻精度的各种方案。然后是薄膜淀积技术,其中主要介绍化学气相淀积,包括各种化学气相方法与薄膜质量评价方法。接着是金属以及金属硅化物的学习,包括金属的淀积方法和比较先进的金属硅化物技术。然后是化学机械抛光技术的介绍,主要说明其基本原理以及具体应用方法。最后是工艺集成技术,把各种单步工艺集成起来,完成电路从头到尾的制造过程。在工艺集成中,将介绍当前比较先进的工艺制造技术。在本课程中还有一次工艺模拟技术,通过计算机的模拟,使学生加深对整个工艺流程的认识。

课程内容简介(英文)

Semiconductor integrated circuits industry occupies a large part of electronics field and plays a more important role in the world economy. The purpose of this course is to introduce the semiconductor manufacturing technologies. Students can grasp basic of principles of semiconductor manufacturing and get an overview the whole process. It also serves as the basis for student's future work. The course acts as a bridge between semiconductor device physics and circuits design and also help students to understand other related classes better. The course starts with a brief introduction to semiconductor manufacturing technologies, including history development and challenges. Then growth of single crystal will be introduced and followed by explanation of silicon material and wafer characterization technologies. Oxidation process will be discussed thereafter, including dry oxidation, wet oxidation and application of oxide in the devices. After that, ion implantation will be explained in details, such as distribution function of dopant and frequently used atoms. Then etching and cleaning technologies will be introduced. The next part is photolithography, which is a critical step in process integration. Application of photo resists and photo resolution will be discussed. After that, film deposition technologies will be introduced, including various chemical vapor deposition methods and evaluation of the quality of deposited films. The next is introduction of metal and metal silicidation technologies. Advanced silicide process will be discussed too. CMP technology will be also explained. The last part is process integration. All unit process technologies will be integrated organically to fabricate a full circuit. Advanced process technologies will be introduced finally. There is also an opportunity for students to master the process integration by using Silvao's process simulation.

教学大纲

第一章:绪论,半导体集成电路制造简介, 包括历史,现状,以及未来的挑战第二章:集成电路工艺集成的初步介绍, 使学生对整个工艺工程有个大概的了解。第三章:晶体生长以及硅片的制备。了解硅单晶的生长方式,以及硅片的制备和表怔。第四章:热处理工艺(包括氧化与扩散、退火等)。将介绍常用的热处理过程,使学生对氧化和退火等过程有比较深入的了解。第五章:离子注入的基本原理。掌握杂质分布的基本形状。 第六章:干法刻蚀的工艺过程,理解离子体刻蚀的基本概念。第七章:清洗与湿法刻蚀。第八章:光刻工艺。掌握影响光刻精度的基本因素,以及如何调整光刻精度。第九章:化学气相沉积的原理。了解常用的各种CVD介质膜的性质和以及在工艺集成中所起的作用。 第十章:金属和金属硅化物的制备。掌握金属薄膜的制备方法。了解金属硅化物的制备的工艺过程,了解影响金属硅化物电学特性的基本因素。第十一章:化学机械抛光的原理及工艺过程。第十二章:CMOS工艺集成的深入介绍,理解各项单步工艺在器件制造中的具体应用。第十三章:Silvaco 工艺模拟。了解工艺模拟的基本方法。

课程进度计划

课程考核要求

平时出勤加作业成绩占40%,期末闭卷考试的成绩占60%。考核的内容和要求:1.了解集成电路制造技术的最新发展动态2.硅材料的基本特性,包括常用晶向,材料参数;了解生长硅单晶的方法。3.干氧氧化和湿氧氧化的模型。掌握Deal-Grove 模型,掌握干氧氧化中二氧化硅与氧化时间的比例关系。掌握退火的含义,以及在工艺集成中的适用范围。掌握二氧化硅/硅界面处的常见电荷对器件的影响。掌握快速热氧化和基本的膜厚测量方法。了解二氧化硅中应力效应。了解衬底中的常见缺陷。4.掌握离子注入的原理,掌握计量,能量,旋转角度的物理含义。掌握高斯分布和 Pearson 分布。掌握投影距离和标准偏差的物理含义。掌握离子注入的测量方法和在器件中的应用。5.掌握干法刻蚀的基本原理。不同材料选择性刻蚀的概念。各向同性和各向异性的基本概念。干法刻蚀端点检测的基本方法。掌握干法刻蚀工艺中的应用。7.掌握清洗与湿法刻蚀基本原理。掌握各种清洗技术。掌握常见清洗液的组成和大致配比。8.掌握光刻的基本原理。光刻的精度,光刻胶的种类。整个光刻的流程。提高光刻精度的基本方法。光刻波长的概念。光刻机的基本工作原理。光掩膜基本制备方法和具体应用。了解光学近似修正的概念和光刻的最新发展动态。9.掌握工艺中常用金属的淀积方法和应用。掌握常见硅化物的制备方法和方块电阻的概念和基本测量方法。掌握接触电阻的概念。10.化学气相沉积的原理。掌握各种CVD技术和具体应用。常用薄膜材料SiO2 和PolySi的沉积方法。掌握薄膜厚度均匀性的概念。11.掌握化学机械抛光的原理和应用。12.掌握CMOS工艺流程。能够原理性画出整个流程。对单项工艺在集成中的应用比较了解。掌握单项工艺在集成中的作用。

参 考 文 献
  • 1. 硅超大规模集成电路工艺技术-理论、实践与模型, James D.Plummer, 电子工业出版社, 20032. Semiconductor Manufacturing Technology, Michael Quirk, Julian Serda,Pearson Education Asia Limited, 2001
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