因上汗大程 上泽汽道大学 电子互连需要解决大量的材料问题 铅的毒性 涉及的材料问思 :是一种极难代谢的物质，由清 2 化道吸收的船大的有86沉积在红 。无毒无客问题一Green Materials 血球上然后再沉积到人的骨酶 中 。侧须现象一Whisker 船中毒表现为成劳、失眠、神臣 。电迁移现象一Electromigration 过、头痛、清化不奥注状， ·黑盘现象一Black pad 会严黑影响儿虚大脑的发育，造 成智商（红Q)下降，行为喊形。 ·幅变现象 -Creep 古代罗马贵族由于不知铅的毒性， 。低介电材料一Low-K Materials, 使用了大量的含铅物质。如贴船 皮的新，船制水池，水管等。 血中铅濃度(gd) ·界面反应- -Interface reaction 天在古罗马人的遗骨中发现其 7岁儿整智商(IQ)与血中铅 ·耐冲击性 -shock resistance 含阳浓度大大超过了正常遗骨， 旅度的关系 有人推测这可能是古罗马帝国捷 南素败的意要原因。 他：典m0 avid emoff Research ©上泽大多 Sn系无铅焊料的晶须问题 Sn须曾经造成的事故 害故错米 纯S是最理想的可焊性，层，但一般纯S血箴层存在的 用场合 最大问愿一晶须(Whisker)现象 屋疗氧城 心脏起海器S品领造成短路，致使起搏器输出完全失效。导政相关产品回 军事颗城 F-15 混装电路中纯sn镀层上的sn品须造成知路 美国某导弹计划 在雅电客的纯S皱层上发残品领 美国某导弹计划 Phocnix空对空导弹 混装电路中纯sn缓层上的Sn品须迹知路 元件州出端纯sn是上发现Sn品领 航天顺塘 GALAXY I 继电客表面纯sn层的Sn品领造成短路导政卫型操作完全失效 圈上汗大子 因上泽汽大学 制造环境要求高 静电发生例 环境要求 静电电压(V) 1.无尘 普电发生 老片制造 塑度10-20% 湿度40-60% 整全盖于10个m3 塑料版上行捷 12000 250 粉生每于1000个a 贵料用料捷 7000 600 ■度20-25℃ 4060% 发袍将垫的将子 18000 1500 脑尘浓 的静电 站在澈速板上的操 6000 100 静电电压不高于IV 作工人大 1C生产环境要求静电电压不高于100V 6
6 电子互连需要解决大量的材料问题 涉及的材料问题 无毒无害问题——Green Materials 锡须现象——Whisker 电迁移现象——Electromigration 黑盘现象——Black pad 蠕变现象——Creep 低介电材料——Low-K Materials， 界面反应——Interface reaction 耐冲击性——shock resistance ------- 铅的毒性 7岁儿童智商（IQ）与血中铅 浓度的关系 出处：美国David Sernoff Research Center 铅是一种极难代谢的物质，由消 化道吸收的铅大约有85%沉积在红 血球上，然后再沉积到人的骨骼 中。 铅中毒表现为疲劳、失眠、神经 过敏、头痛、消化不良等症状。 会严重影响儿童大脑的发育，造 成智商（IQ）下降，行为畸形。 古代罗马贵族由于不知铅的毒性， 使用了大量的含铅物质。如贴铅 皮的酒杯，铅制蓄水池，水管等。 今天在古罗马人的遗骨中发现其 含铅浓度大大超过了正常遗骨。 有人推测这可能是古罗马帝国走 向衰败的重要原因。 Sn系无铅焊料的晶须问题 纯Sn是最理想的可焊性镀层，但一般纯Sn镀层存在的 最大问题—晶须（Whisker）现象 Sn须曾经造成的事故 应用场合 事故描述 医疗领域 心脏起搏器 Sn晶须造成短路，致使起搏器输出完全失效，导致相关产品召回 军事领域 F-15 混装电路中纯Sn镀层上的Sn晶须造成短路 美国某导弹计划 在继电器的纯Sn镀层上发现晶须 美国某导弹计划 TO-3封装晶体管的纯Sn表面镀层上生长晶须导致短路，进而 导致发出错误指令 Phoenix空对空导弹 混装电路中纯Sn镀层上的Sn晶须造成短路 Patriot导弹Ⅱ 元器件引出端纯Sn镀层上发现Sn晶须 航天领域 GALAXY Ⅳ 继电器表面纯Sn镀层的Sn晶须造成短路导致卫星操作完全失效 环境要求 1. 无尘 芯片制造： 粉尘低于10个/m3 电子封装： 粉尘低于1000个/m3 2. 恒温恒湿： 温度20-25℃ 湿度40-60% 3. 穿防尘衣 4. 防静电 静电电压不高于100V 制造环境要求高 静电发生例 静电发生 静电电压（V） 湿度10-20% 湿度40-60% 塑料板上行走 12000 250 资料用塑料袋 7000 600 发泡椅垫的椅子 18000 1500 站在涂漆板上的操 作工人 6000 100 IC生产环境要求静电电压不高于100V
因上汗大程 因上许家《大多 静电防止方法 设备投资大、产业链长、工序多 方法1：铺设导电性地板 ●保守估计：1条8寸线10亿美元，12寸线15亿美元 保持一定湿度 ●一套掩模版~1百万美元 ·芯片制造大约需要400道工序 方法2：穿静电防止鞋 导电性地根 方法3：带静电防止链 深禁外光刻机：>4000万美元 高电流离子注入机：>2百万英元 ©上汗久大多 因上汗天大学 尺寸上追求小、功能上追求大 本章小结 Feature Size and Wafer Size 一电子产品与制造是信惠的蒙体、是信惠化社女的盖石 Chip >撒电子产品的基本构成：氯成电略 or die Chip made with 0.35 um ,制造主要围统漏体管（幽细胞）及其电互连（神经网络） 一撒电子制造过程：芯片制造与电子封装 with 0.25 um 撒电子制造迪求目标：低成本、轻小化与多功能 technology 200m >撤电子削造的基本特点：找术、环境、精度、可馨性，周期性 with 0.18 um technology 因上汗家大是 因上泽入道大多 第1个晶体管的诞生 微电子材料与产业 1947.12.23点接触式品体管 By Bardeen Brattain ·第一篇关于品体管的文章 李明 Br Webster's "The transistor,a semiconductor triode 材料科学与工程学院 (品体管，一个半号体三级管) "Transistor =transfer resistor, 一第一部分微电子产业 (品体管=传输+电阻) 上第二部分芯片制造 Transferring electrical signal across a resistor 一第三部分电子封装 (经过一个电阻传输点信号) 7
7 方法1: 铺设导电性地板 保持一定湿度 接地 导电性地板 方法2: 穿静电防止鞋 静电防止方法 接地 方法3: 带静电防止链 保守估计：1条8寸线10亿美元，12寸线15亿美元 一套掩模版～1百万美元 芯片制造大约需要400道工序 设备投资大、产业链长、工序多 深紫外光刻机: >4000万美元 高电流离子注入机：>2百万美元 Feature Size and Wafer Size Chip made with 0.35 mm technology with 0.25 mm technology with 0.18 mm technology 300 mm 200 mm 150 mm Chip or die 尺寸上追求小、功能上追求大 本章小结 电子产品与制造是信息的载体、是信息化社会的 基石 微电子产品的基本构成：集成电路 制造主要围绕晶体管（脑细胞）及其电互连（神经网络） 微电子制造过程：芯片制造与电子封装 微电子制造追求目标：低成本、轻小化与多功能 微电子制造的基本特点：技术、环境、精度、可靠性，周期性 微电子材料与产业 李 明 材料科学与工程学院 第一部分 微电子产业 第二部分 芯片制造 第三部分 电子封装 第1个晶体管的诞生 1947.12.23 点接触式晶体管 By Bardeen & Brattain 第一篇关于晶体管的文章 Br Webster’s “The transistor, a semiconductor triode” （晶体管，一个半导体三级管） “Transistor =transfer + resistor, （晶体管＝传输+电阻） Transferring electrical signal across a resistor” （经过一个电阻传输点信号）