半导体制程概论ch15.ppt

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Chapter15總結與未來趨勢HongXiao,Ph.Dwww2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmHongXiao,Ph.D.1www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1960年代第一個積體電路產品雙載子電晶體主導PMOS利用擴散進行摻雜金屬匣極HongXiao,Ph.D.2www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1960年代的PMOSN-型矽型矽匣極氧化層匣極氧化層CVD覆蓋氧化層覆蓋氧化層p+p+HongXiao,Ph.D.3www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1970年代雙載子電晶體為主NMOS在1970年代中期之後以離子佈植技術進行摻雜自我對準源極/汲極多晶矽匣極主要的驅動力:

電子手錶和計算機HongXiao,Ph.D.4www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1970年代的NMOSn+n+多晶矽PSG鋁矽氮化矽P型矽HongXiao,Ph.D.5www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1980年代MOSFET超越雙載子電晶體CMOS多層連接導線主要驅動力:

個人電腦HongXiao,Ph.D.6www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1980年代的CMOSP型基片p+p+N型井區SiO2LOCOSBPSG鋁銅矽金屬2,AlCuSi氮化矽氧化物USG沉積/蝕刻/沉積多晶矽匣極IMDPMDPD2PD1p+p+n+n+HongXiao,Ph.D.7www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm1990年代MOSFET為主CMOS多層連接導線鎢金屬矽化合物CMP主要驅動力:

個人電腦,網路,網際網路HongXiao,Ph.D.8www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmP型磊晶層P型晶圓金屬3鋁銅合金IMD3USG金屬4鋁銅USG氮化矽鋁銅合金N型井區P型井區BPSGn+n+p+p+STIUSGW鋁銅合金USGM1M2鋁銅USGWIMD1IMD2TiSi2多晶矽TiTiNARCWTi/TiNTi/TiN側壁空間層,USGPMD阻擋層,氮化矽IMD3鈍化層1鈍化層2PMD1990年代的CMOSHongXiao,Ph.D.9www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm2000年代MOSFET為主CMOSSOI基片銅和低-k連接導線主要驅動力:

電信通信、網路、網際網路、個人電腦HongXiao,Ph.D.10www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmP-型井區P-型晶圓深埋SiO2層USGN-型井區STIUSGn+n+p+p+PSG鎢鎢SODSODCu1銅1Cu1銅1Cu1銅1Cu1銅1SODSOD銅2SODSOD銅3銅3SOD銅4SODSOD銅5PSG氮化矽鉛-錫合金-SOD碳化矽密封層氮化矽阻擋層PE-TEOS覆蓋層碳化矽密封層氮化矽密封層Ta/TaN阻擋層碳化矽蝕刻停止層多晶矽匣極鈷矽化物鉻,銅,及金襯裡2000年代的CMOSHongXiao,Ph.D.11www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm新材料:

銅金屬連接導線:

銅代替鋁和鎢低電阻係數改善元件的速度電遷移抵抗能力較高更高的電流密度減少金屬層數目可減少製程步驟較低的生產成本改善整體良率HongXiao,Ph.D.12www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm新材料:

低-k低-k介電質取代矽玻璃作為連接導線的應用CVD:

碳矽玻璃（CSG）和a-FCSOD:

HSQ和多孔性的二氧化矽.銅和低-k的組合來改善IC晶片的速度HongXiao,Ph.D.13www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm新材料:

高-kMOS匣極電容器的電容必須大到足以維持足夠的電荷圖形尺寸的縮減，匣極電容也縮小高-k,將匣極介電質維持足夠的厚度以防止漏電流和崩潰候選材料:

TiO2（k60）,Ta2O5（k25）,以及HfO2也有可能HongXiao,Ph.D.14www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm新材料:

高-kBST（BaSrTiO3,k值可高達600）將會被用來作為DRAM電容的介電質材料HongXiao,Ph.D.15www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm下一代的微影技術微影技術受限的瓶頸:

圖形尺寸小於50-35nm下一代的微影技術EUV微影技術投射電子束微影技術仍在研發中，預計2010年後開始取代長期所使用的光學微影技術HongXiao,Ph.D.16www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm發展中的工業半導體工業已經發展超過50年了，但是仍然是正在發展中的工業，而不是像汽車工業是一像成熟的工業每天都有新的技術都會被引進技術不到10年就會面臨淘汰HongXiao,Ph.D.17www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm300mm以上的晶圓晶圓尺寸越大，可以容納更多的晶片現在300mm（12吋）屬於過渡階段未來將變成主流建造製造工廠成本需要超過二十億2010年以後第一個400mm的晶圓工廠可能出現HongXiao,Ph.D.18www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm世界晶片的需求較低的晶片價格，較便宜的消費性電子商品電視、卡式錄放影機、電話和個人電腦發展中的國家的經濟穩定發展，特別是中國和印度戲劇性地增加需求需要更多的晶片!

HongXiao,Ph.D.19www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm汽車晶片全球衛星定位系統和聲控的網際網路上網將會變成未來汽車的標準配備在不久的將來，通用汽車（GM）每年所消耗的積體電路晶片將會比IBM還多HongXiao,Ph.D.20www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm生醫晶片微型化的測試探針以及分析電路醫學IC晶片用在DNA測試對於DNA相關的疾病提供快速正確的診療晶片檢測系統（Lab-on-chip，LOC）HongXiao,Ph.D.21www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm電信通訊,網際網路全世界的電信通訊發展以及網際網路仍然將是積體電路工業持續快速發展的主要驅動力量HongXiao,Ph.D.22www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm未來是明亮的IC工業的景氣不景氣循環IC晶片的需求將穩定的成長對於技術和知識創新具有開創性的人才需求也是如此HongXiao,Ph.D.23www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm在最後極限之後的生活物理上的極限可能在2030年達到圖形尺寸大小10到5nmIC圖形尺寸無法再縮小IC工業的發展將到達終點變成成熟的技術較低的變化頻率仍然需要大量的人才，就像汽車工業一樣HongXiao,Ph.D.24www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm