半导体制程,经历了哪些重大的发展节点?

半导体制程,经历了哪些重大的发展节点?,第1张

半导体制造的制程节点,那么也就是指所谓"XXnm"的节点的意思。这里面有多方面的问题,一是制造工艺和设备,一是晶体管的架构、材料。晶体管的制造只是前端而已,集成电路的后端,包括互联等等,也是每个技术节点都会进步的一大课题,这部分我也完全不懂,所以不涉及。

首先回答技术节点的意思是什么。常听说的,诸如,台积电16nm工艺的Nvidia GPU、英特尔14nm工艺的i5,等等,这个长度的含义,具体的定义需要详细的给出晶体管的结构图才行,简单地说,在早期的时候,可以姑且认为是相当于晶体管的尺寸。

为什么这个尺寸重要呢?因为晶体管的作用,简单地说,是把电子从一端(S),通过一段沟道,送到另一端(D),这个过程完成了之后,信息的传递就完成了。因为电子的速度是有限的,在现代晶体管中,一般都是以饱和速度运行的,所以需要的时间基本就由这个沟道的长度来决定。越短,就越快。这个沟道的长度,和前面说的晶体管的尺寸,大体上可以认为是一致的。但是二者有区别,沟道长度是一个晶体管物理的概念,而用于技术节点的那个尺寸,是制造工艺的概念,二者相关,但是不相等。

在微米时代,一般这个技术节点的数字越小,晶体管的尺寸也越小,沟道长度也就越小。但是在22nm节点之后,晶体管的实际尺寸,或者说沟道的实际长度,是长于这个数字的。比方说,英特尔的14nm的晶体管,沟道长度其实是20nm左右。

半导体制程实务上有四个关键,也可以是四大模块:

1.光罩制程:将线路设计模式化的角色

2.芯圆制程:将线路模式具体化的角色

3.封装制程:处理芯圆至芯片化的角色

4.终测制程:明确线路的功能化的角色

半导体电性异常与制程的关系如下。一种半导体器件的制造方法,获取预处理半导体结构,预处理半导体结构包括具有第一暴露面的金属层,金属层第一暴露面具有凸起部。在金属层第一暴露面设置保护层,保护层至少覆盖金属层除凸起部以外的其它部分。去除凸起部以在金属层上形成金属层的第二暴露面。在第一暴露面的所在区域上形成介质层,且介质层完全覆盖第一暴露面的所在区域。本发明提供的半导体器件的制造方法通过在金属层除凸起部的其它部位上覆盖保护层保护金属层。蚀刻掉凸起部,对半导体器件的金属层表面进行修整,避免凸起部影响半导体器件的后续制程,在金属层上覆盖保护层,使得半导体器件的表面平整,更有利于半导体器件的后续制程,方法简单,便于实施。


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