微细加工与MEMS技术张庆中1引论

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1、微细加工与MEMS技术电子科技大学微电子与固体电子学院张庆中教材：《微电子制造科学原理与工程技术》，StephenA.Campbell，电子工业出版社主要参考书：《微细加工技术》，蒋欣荣，电子工业出版社VLSITechnology,S.M.Sze《半导体制造技术》，MichaelQuirk,JulianSerda，电子工业出版社第1章引论1.1主要内容加工尺度：亚毫米~纳米量级。加工单位：微米~原子或分子线度量级（10–8cm）。加工形式：分离加工、结合加工、变形加工。微细加工技术的涉及面极广，具有“大科学”的性质，其发展将依赖于基础材料、器件物

2、理、工艺原理、精密光学、电子光学、离子光学、化学、计算机技术、超净和超纯技术、真空技术、自动控制、精密机械、冶金化工等方面的成果。微细加工技术的应用十分广泛，主要应用于集成电路以及微机电系统（MEMS）的制造。加工尺度：微米~纳米。1.2微细加工技术在集成电路发展中的作用一、集成电路发展简史58年，锗IC59年，硅IC61年，SSI（10~100个元件/芯片），RTL62年，MOSIC，TTL，ECL63年，CMOSIC64年，线性IC65年，MSI（100~3000个元件/芯片）69年，CCD70年，LSI（3000~10万个元件/芯片），1K

3、DRAM71年，8位MPUIC，400472年，4KDRAM，I2LIC77年，VLSI（10万~300万个元件/芯片），64KDRAM，16位MPU80年，256KDRAM，2m84年，1MDRAM，1m85年，32位MPU，M6802086年，ULSI（300万~10亿个元件/芯片），4MDRAM(8×106,91mm2,0.8m,150mm)，于89年开始商业化生产，95年达到生产顶峰。主要工艺技术：g线（436nm）步进光刻机、1:10投影曝光、负性胶正性胶、各向异性干法腐蚀、LOCOS元件隔离技术、LDD结构、浅结注入、薄栅绝缘层

4、、多晶硅或难熔金属硅化物、多层薄膜工艺等。88年，16MDRAM（3×107,135mm2,0.5m,200mm），于92年开始商业化生产，97年达到生产顶峰。主要工艺技术：i线（365nm）步进光刻机、选择CVD工艺、多晶硅化物、难熔金属硅化物多层布线、接触埋入、化学机械抛光（CMP）工艺等。91年，64MDRAM（1.4×108,198mm2,0.35m,200mm），于94年开始商业化生产，99年达到生产顶峰。主要工艺技术：i线步进光刻机、相移掩模技术、低温平面化工艺、全干法低损伤刻蚀、加大存储电容工艺、增强型隔离、RTP/RTA工艺、

5、高性能浅结、CMP工艺、生产现场粒子监控工艺等。92年，256MDRAM（5.6×108,400mm2,0.25m,200mm），于98年开始商业化生产，2002年达到生产顶峰。主要工艺技术：准分子激光（248nm）步进光刻机、相移掩模技术、无机真空兼容全干法光刻胶、<0.1m浅结、低温工艺和全平坦化工艺、CVDAl、Cu金属工艺、生产全面自动化等。95年，GSI（>10亿个元件/芯片），1GDRAM（2.2×109,700mm2,0.18m,200mm），2000年开始商业化生产，2004年达到生产顶峰。主要工艺技术：X射线光刻机、超浅结

6、（0.05m）、高介电常数铁电介质工艺、SiC异质结工艺、现场真空连接工艺、实时控制工艺的全面自动化等。97年，4GDRAM（8.8×109,986mm2,0.13m,300mm），2003年进入商业化生产。02年，2G、0.13m，（商业化生产）04年，4G、0.09m，（商业化生产）06年，8G、0.056m，（商业化生产）二、集成电路的发展规律集成电路工业发展的一个重要规律即所谓摩尔定律。Intel公司的创始人之一戈登·摩尔先生在1965年4月19日发表于《电子学杂志》上的文章中提出，集成电路的能力将每年翻一番。1975年，他对此

7、提法做了修正，称集成电路的能力将每两年翻一番。摩尔定律最近的表述：在价格不变的情况下，集成电路芯片上的晶体管数量每18个月翻一番，即每3年乘以4。集成电路工业发展的另一些规律建立一个芯片厂的造价也是每3年乘以4；线条宽度每6年下降一半；芯片上每个器件的价格每年下降30%~40%；晶片直径的变化：60年：0.5英寸，65年：1英寸，70年：2英寸，75年：3英寸，80年：4英寸，90年：6英寸，95年：8英寸（200mm），2000年：12英寸（300mm）。美国1997~2012年半导体技术发展规划199719992001200320062009

8、2012比特/芯片256M1G4G16G64G256G特征尺寸（μm）0.250.180.150.130.10.070.05晶片直径（m