微电子技术发展现状与趋势.doc

微电子技术发展现状与趋势.doc本文山jschen63贡献Wt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机杳看。微电子技术的发展主要内容微电子技术概述;微电子发展历史及特点;微电子前沿技术;微电子技术在军事中的应用。2010-11-26北京理工大学微电子所22010-11-26北京理工大学微电子所3工艺流程图厚膜、深刻蚀、次数少多次重复去除刻刻蚀牺牲层,释放结构多工艺工工艺2010-11-26工5微电子技术概述微电子技术是随着集成电路,尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、,微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和;微电子学是一门发展极为迅速的学科,高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向;衡量微电子技术进步的标志要在三个方面:一是缩小芯片中器件结构的尺寸,即缩小加工线条的宽度;二是增加芯片中所包含的元器件的数量,即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。2010-11-26北京理工大学微电子所6微电子技术的发展历史1947年晶体管的发明;到1958年前后己研究成功以这种纽件为基础的混合组件;1962年生产出晶体管——品体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路;山于M0S电路在高度集成和功耗方面的优点,70年代,微电子技术进入了M0S电路时代;随着集成密度日益提高,集成电路止向集成系统发展,电路的设计也tl益复杂、费时和昂贵。实际上如果没有计算机的辅助,较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。2010-11-26北京理工大学微电子所7微电子技术的发展特点超高速:从1958年TI研制出第一个集成电路触发器算起,到2003年Intel推出的奔腾4处理器(包含5500万个品体管)和512MbDRAM(包含超过5亿个品体管),集成电路年平均增长率达到45%;辐射面广:集成电路的快速发展,极大的影响了社会的方方面面,因此微电子产业被列为支柱产业。2010-11-26北京理工大学微电子所82010-11-26北京理工大学微电子所9摩尔定律1965年,,硏究了1959到1965年半导体工业发展的数据,发现:如果将能够集成在一块芯片上的晶体管数量画在一个半对数坐标上,可以得到一条直线;归纳出:集成电路上可容纳的晶体管数量,大约每隔18〜24个月就会翻—•帝;此后半导体工业的发展也进一步地证实了这一结论:1969年Intel4位微处理器4004有2300只晶体管,时钟频率104KHzo1998年Intel推出的奔腾II,32位的处理器,有750万只晶体管,CPU时钟450MHz,集成度提高了260倍,而时钟频率提高了4326倍。2010-11-26北京理工大学微电子所102010-11-26北京理工大学微电子所11微电子前沿技术微电子制造工艺,包括元器件的生产、测试和封装等;微电子材料的研究;超大规模集成电路/混合信号/射频集成电路设计技术;MEMS技术等。2010-11-26北京理工大学微电子所12微电子制造工艺微加工技术(Microfabrication)是制造MEMS的主要手段。微加工技术包括IC制造技术(如光刻、薄膜淀积、注入扩散、干法和湿法刻蚀等)、微机械加-1】技术(Micromachining)(如牺牲层技术、各向异性刻蚀、反应离子深刻蚀(DRIE)、、键合,以及软光刻技术等)和特殊微加工技术。目前微电子制造的主要方法也是’‘自上而下”的微型化过程,即采用光刻和刻蚀等微加工方法,将大的材料制造为小的结构和器件,并与电路集成,实现系统微型化。2010-11-26北京理工大学微电子所13光刻工艺示意图2010-11-26北京理工大学微电子所14光刻工艺面临的技术问题山于工艺尺寸的减小,必须使用波长更短的光源,实现越來越困难,从早期的水银灯直到现在使用的远紫外线,其至研发屮的粒子束;导致光刻设备以及掩模成本急剧上升;光刻吋小尺寸图形所产生的干涉和衍射效应使得光刻图案失真越來越严重,严重影响制造出的电路的性能以及一致性;必须加以矫止,其至在设计阶段就必须考虑这一影响,加大了投入。2010-11-26北京理工大学微电子所15氧化/扩散示意图2010-11-26北京理工大学微电子所16等离子刻蚀示意图2010-11-26北京理工大学微电子所17离子注入示意图2010-11-26北京理工大学微电子所18MEMS的典型工艺过程的典型工艺过程淀积牺牲层PECVDSi022um光刻牺牲层(a)刻蚀牺牲层(RTE)刻蚀牺牲层(b)淀积结构层LPCVDpoly-Si1Pin(c)MEMS的典型工艺过程的典型工艺过程光刻结构层(d)刻蚀结构层(RIE)刻蚀结构层(RIE)(e)去除牺牲层,去