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半导体集成电路 编辑词条词条保护

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半导体集成电路简介

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半导体集成电路是指在半导体基板上具有至少一个电路块的半导体集成电路器件。半导体集成电路是将晶体管、二极管等有源元件以及电阻、电容等无源元件按照一定的电路进行互连,并“集成”在单个半导体芯片上,以完成特定的电路或系统功能。

半导体集成电路

半导体集成电路概述

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在所述半导体基板上,有:设置于所述电路块边缘的多个焊盘和从所述电路块延伸至所述焊盘的多个布线;将多个焊盘连接到半导体集成电路器件的外部引线上,当半导体基板主表面有另一个电路块时,使用多个布线与来自另一个电路块的布线进行连接,形成可与来自另一个电路块的布线进行连接的形状。
半导体集成电路是电子产品的核心部件,其产业技术的发展直接影响着电力工业的发展水平。总体来看,半导体产业的技术进步在一定程度上促进了包括光伏产业、半导体照明产业、平板显示产业在内的新兴产业的发展,促进了半导体集成电路产业上下游供应链的完善,并在一定程度上优化了生态环境。因此,加强半导体集成电路产业技术的研究与探索具有重要的现实意义。

质量保障措施

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工艺保障

1)原材料控制。包括对原材料的控制,如掩膜、化学试剂、光刻胶,特别是硅材料。关键原材料不仅可以采用传统的单一检验方法进行控制,还可以采用统计过程控制(SPC)技术来保证高质量水平和良好的质量一致性。
2)加工设备的控制。除了使用先进的设备进行工艺加工外,还需要做好设备的日常维护和预防性维护。同时对设备的关键参数进行监控,必要时建立设备参数的SPC控制模型进行分析和控制。
3)生产过程控制。包括关键工艺参数的SPC控制、工艺能力分析和6 σ分析,设计并建立氧化层X和裂纹检测、金属离子移动检测、金属层稳定性检测等关键工艺步骤的工艺检测方法。此外,技术保障还应包括对操作人员的培训和考核、环境清洁度的控制、建立先进的生产质量管理信息系统。

设计保障

1)常规可靠性设计技术。包括冗余设计、减量设计、灵敏度分析、中心值优化设计等。
2)主要失效模式的器件设计技术。这包括合理设计器件结构、几何尺寸参数以及热载流子效应和锁存效应等主要失效模式的物理参数。
3)主要失效模式的工艺设计保证。这包括采用新的工艺技术和调整工艺参数,以提高半导体集成电路芯片的可靠性。
半导体集成电路芯片可靠性的计算机仿真技术。在电路设计的同时,以电路的结构、布局和布线,以及可靠性特征参数作为输入,对电路的可靠性进行计算机仿真分析。根据分析结果,可以预测电路的可靠性水平,确定可靠性设计应采用的设计规则,识别电路和布放设计方案中可靠性的薄弱环节。

半导体集成电路制造工艺

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集成电路的尺寸约为5毫米。在一块5毫米大小的硅片上,集成了一个微型计算机的核心部分,包含了1万多个元件。集成电路的典型制造工艺如图1所示。从图1可以看出,在硅片上同时制作了一个N+PN晶体管、一个由P型扩散区组成的电阻器和一个由N+P结电容组成的电容器,它们用金属铝条连接在一起。事实上,在一块常用的直径为75mm(现在发展到φ= 125mm ~ 150mm之间)的硅片上,就会有300万个这样的元器件,形成数百个电路、子系统或系统。通过氧化、光刻、扩散或离子注入化学气相沉积蒸发或溅射等一系列工艺,在单晶芯片上逐层同时制造整个电路的所有元件及其隔离、金属互连图案,形成三维网络。而且可以同时处理数十甚至数百个这样的硅片,因此一批可以生产数千个这样的电路。这种高效率恰恰是集成电路迅速发展的技术和经济原因。
根据每一层的拓扑结构和工艺规范,这种三维网络可以具有各种电路和系统功能。在一定的工艺规范下,主要由每一层的拓扑结构控制,每一层的拓扑结构由每一个光刻掩模决定。因此,光刻掩模的设计是制造集成电路的关键因素。它从系统或电路的功能需求出发,根据实际可能的工艺参数进行设计,在计算机辅助下完成设计和掩模板制造。
芯片制造完成后,经过测试,将硅片上的芯片逐一切断,将符合性能要求的芯片封装在外壳上,形成完整的集成电路。

半导体集成电路分类

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如果以构成其电路基础的晶体管来区分集成电路,则有两种类型:双极集成电路和MOS集成电路。前者主要由双极平面晶体管组成(如图2所示),后者基于MOS场效应晶体管。图3显示了典型硅栅n沟道MOS集成电路的制造工艺。一般来说,双极集成电路的优点是速度快,缺点是集成度低,功耗高;然而,由于MOS器件的自隔离性,MOS集成电路的工艺更简单,集成度更高,功耗更低,缺点是速度较慢。近年来,各种新型器件和电路结构在发挥各自优势、克服自身不足的过程中不断涌现。
如果以构成其电路基础的晶体管来区分集成电路,则有两种类型:双极集成电路和MOS集成电路。前者主要由双极平面晶体管组成(如图2所示),后者基于MOS场效应晶体管。图3显示了典型硅栅n沟道MOS集成电路的制造工艺。一般来说,双极集成电路的优点是速度快,缺点是集成度低,功耗高;然而,由于MOS器件的自隔离性,MOS集成电路的工艺更简单,集成度更高,功耗更低,缺点是速度较慢。近年来,各种新型器件和电路结构在发挥各自优势、克服自身不足的过程中不断涌现。
①厚膜电路。无源元件和互连线采用丝网印刷和烧结等技术,以陶瓷为基材,然后与晶体管、二极管、集成电路芯片和分立电容器等元件混合和组装。
②薄膜电路。有两种类型:全胶片和混合胶片。所谓全膜电路,是指构成完整电路所需的所有有源元件、无源元件和互连导体,都是在绝缘衬底上采用薄膜技术制成的。然而,由于薄膜晶体管的性能差,寿命短,难以在实际中应用。所以目前所说的薄膜电路主要是指薄膜混合电路。它采用真空蒸发和溅射等薄膜工艺以及光刻技术,利用金属、合金和氧化物等材料(膜厚一般不超过1微米)在微晶玻璃或陶瓷基板上制造电阻、电容器和互连,然后高密度混合并装配一个或多个晶体管器件和集成电路芯片。
与单片机集成电路相比,厚膜和薄膜电路各有特点,相辅相成。厚膜电路主要应用于大功率领域;薄膜电路主要在高频、高精度的应用领域得到发展。目前,单片机集成电路技术与混X成电路技术的相互渗透和结合,已成为大规模、全功能集成电路系统发展的重要方向。

发展趋势

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从lC行业技术发展的实际情况来看,lC集成增长率的下降并不会导致微电子行业的停滞。集成电路产业可以在产品多样性和性能方面实现现代化。随着IC产业的不断发展,IC产品也能更好的满足市场的实际需求。IC产业设计师可以结合行业客户的实际需求设计制造IC产品,然后推出多样化的IC产品,保证其功能在一定程度上得到优化。同时;在集成电路产业的发展过程中,可以努力降低现有工艺设备的制造成本,从而促进集成电路产业的平衡稳定发展。从另一个角度来看,集成电路集成度增长率的下降促使计算机系统和软件开发人员有更多的时间和精力来研究集成电路产品并提高其性能。
目前中国大陆的集成电路产业规模相对较小,仅占全球集成电路产业的一小部分。总体来看,中国集成电路产业在经济和技术上与国际先进水平存在差距。近年来,X发布了关于IC产业发展的相关文件,在一定程度上X了国内对IC产业的投资,从而促进了中国IC产业的增长速度。

 

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