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。

前道主要是光刻、刻蚀机、清洗机、离子注入、化学机械平坦等。后道主要有打线、Bonder、FCB、BGA植球、检查、测试等。又分为湿制程和干制程。

湿制程主要是由液体参与的流程,如清洗、电镀等。干制程则与之相反,是没有液体的流程。其实半导体制程大部分是干制程。由于对Low-K材料的要求不断提高,仅仅进行单工程开发评估是不够的。为了达到总体最优化,还需要进行综合评估,以解决多步骤的问题。

扩展资料:

这部分工艺流程是为了在 Si 衬底上实现N型和P型场效应晶体管,与之相对应的是后道(back end of line,BEOL)工艺,后道实际上就是建立若干层的导电金属线,不同层金属线之间由柱状金属相连。

新的集成技术在晶圆衬底上也添加了很多新型功能材料,例如:后道(BEOL)的低介电常数(εr <2.4)绝缘材料,它是多孔的能有效降低后道金属线之间的电容。

参考资料来源:百度百科-后道工序

参考资料来源:百度百科-半导体

参考资料来源:百度百科-前道工艺


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