微细加工与MEMS技术-张庆中-1-引论.ppt

微细加工与MEMS技术教材：
《微电子制造科学原理与工程技术》，StephenA.Campbell，电子工业出版社第1章引论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。65年，MSI（100~3000个元件/芯片）
69年，CCD
70年，LSI（3000~10万个元件/芯片），1KDRAM
71年，8位MPUIC，4004
72年，4KDRAM，I2LIC
77年，VLSI（10万~300万个元件/芯片），64KDRAM，
16位MPU
80年，256KDRAM，2m
84年，1MDRAM，1m
85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、多晶
硅或难熔金属硅化物、多层薄膜工艺等。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、高性能浅结、CMP
工艺、生产现场粒子监控工艺等。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（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。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
可以看出，专家们认为，在未来一段时期内，IC的发展仍将遵循摩尔定律，即集成度每3年乘以4，而线宽则是每6年下降一半。四、集成电路发展面临的问题1.3集成电路制造的基本工艺流程Crystal
Growth88die
200-mmwafer横向加工：图形的产生与转移（又称为光刻，包括曝光、
显影、刻蚀等）
纵向加工：掺杂（扩散、离子注入）、
薄膜制备（热氧化、蒸发、溅射、CVD等）涂光刻胶（正）去胶镀铝膜二、典型的双极型集成电路工艺流程
衬底制备热氧化隐埋层光刻隐埋层扩散外延淀积热氧化隔离光刻隔离扩散热氧化基区光刻基区扩散再分布及氧化发射区光刻（背面掺金）发射区扩散氧化接触孔光刻铝淀积反刻铝铝合金淀积钝化层压焊区光刻中测衬底制备、热氧化、第1次光刻、隐埋层扩散对于模拟电路，可选外延层电阻率epi=0.5~5.cm，厚度Tepi=7~17m。第2次光刻、隔离扩散
在硅衬底上形成孤立的外延层岛，实现各元件间的电绝缘。热氧化、第3次光刻、基区扩散
形成NPN管的基区及扩散电阻。热氧化、第4次光刻、发射区扩散
包括集电极接触孔光刻与N+扩散，以减小接触电阻。氧化、第5次光刻（接触孔光刻）铝淀积、第6次光刻、铝合金钝化：可采用等离子增强化学汽相淀积（PECVD）Si3N4钝化膜，一般淀积温度300℃。
第7次光刻（开压焊孔）
引线压焊、封装及测试SCMOS结构剖面图Siliconsubstrate