微电子技术发展趋势PPT文档格式.ppt

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微电子技术发展趋势微电子技术发展趋势集成集成IC是微电子技术的核心，是电子工业是微电子技术的核心，是电子工业的的“粮食粮食”。

集成电路已发展到超大规模。

集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米（和甚大规模、深亚微米（0.25um）精度和可精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。

人们认为：

电子系统集成在一个芯片上。

微电子技术的发展和应用使全球发生了第微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。

三次工业革命。

1965年，年，Inter公司董事长公司董事长GordenMoore在研在研究存储器芯片上晶体管增长数的时间关系时发究存储器芯片上晶体管增长数的时间关系时发现，每过现，每过1824个月，芯片集成度提高一倍。

个月，芯片集成度提高一倍。

这一关系被称为穆尔定律（这一关系被称为穆尔定律（MooresLaw）,一直一直沿用至今。

沿用至今。

首先是企业资金的限制。

随着芯片集成度的提高，随着芯片集成度的提高，生产成本几乎呈指数增长。

生产成本几乎呈指数增长。

其次是物理限制其次是物理限制,当芯片设计及工艺进入到当芯片设计及工艺进入到原子级时就会出现问题。

原子级时就会出现问题。

GordenMoore（穆尔）穆尔）DRAM（动态随机储存器）的生产设备每更新动态随机储存器）的生产设备每更新一代，投资费用将增加一代，投资费用将增加1.7倍，被称为倍，被称为V3法则。

目法则。

目前建设一条月产前建设一条月产5000万块万块16MDRAM的生产线，的生产线，至少需要至少需要10亿美元。

据此，亿美元。

据此，64MDRAM的生产线的生产线就要就要17亿美元，亿美元，256MDRAM的生产线需要的生产线需要29亿美亿美元，元，1G的生产线需要将近的生产线需要将近50亿美元。

亿美元。

至于物理限制，人们普遍认为，电路线宽达到至于物理限制，人们普遍认为，电路线宽达到0.05um时，制作器件就会碰到严重问题。

从集成电路的发展看，时，制作器件就会碰到严重问题。

从集成电路的发展看，每前进一步，线宽将乘上一个每前进一步，线宽将乘上一个0.7的常数。

即：

如果把的常数。

如果把0.25um看作下一代技术，那么几年后又一代新产品将看作下一代技术，那么几年后又一代新产品将达到达到0.18um（0.25um0.7），再过几年则会达到，再过几年则会达到0.13um。

依次类推，这样再经过。

依次类推，这样再经过两三代，集成电路即达到两三代，集成电路即达到0.05um。

每一代大约需。

每一代大约需要经过要经过3年左右。

年左右。

几十年来集成电路（几十年来集成电路（IC）技术一直以极高的速）技术一直以极高的速度发展。

著名的穆尔定则指出，度发展。

著名的穆尔定则指出，IC的集成度的集成度（每个每个微电子芯片上集成的器件数），每微电子芯片上集成的器件数），每3年左右为一代，年左右为一代，每代翻两番。

对应于每代翻两番。

对应于IC制作工艺中的特征线宽则每制作工艺中的特征线宽则每代缩小代缩小30%。

根据按比例缩小原理，特征线条越窄，。

根据按比例缩小原理，特征线条越窄，IC的工作速度越快，单元功能消耗的功率越低。

所的工作速度越快，单元功能消耗的功率越低。

所以，以，IC的每一代发展不仅使的每一代发展不仅使集成度提高，同时也使其性集成度提高，同时也使其性能（速度、功耗、可靠性等）能（速度、功耗、可靠性等）大大改善。

大大改善。

与与IC加工精度提高的同时，加工的硅圆片的尺寸加工精度提高的同时，加工的硅圆片的尺寸却在不断增大，生产硅片的批量也不断提高。

以却在不断增大，生产硅片的批量也不断提高。

以上这些导致了微电子产品发展的一种奇妙景观上这些导致了微电子产品发展的一种奇妙景观;

在集成度一代代提高的同时，芯片的性能、功能在集成度一代代提高的同时，芯片的性能、功能不断增强，而价格却不断下跌。

这一现象的深远不断增强，而价格却不断下跌。

这一现象的深远意义在于，随着微电子芯片技术的快速发展，意义在于，随着微电子芯片技术的快速发展，一切微电子产品（计算机、一切微电子产品（计算机、通信及消费类电子产品等）通信及消费类电子产品等）也加速更新换代；

也加速更新换代；

硅硅圆圆片片不仅新一代产品性能、功能大大超过前一代，不仅新一代产品性能、功能大大超过前一代，而且价格的越来越便宜又为电子信息技术的不断而且价格的越来越便宜又为电子信息技术的不断推进机器迅速推广应用到各个领域创造了条件，推进机器迅速推广应用到各个领域创造了条件，导致了人类信息化社会的到来。

由于集成电路栅导致了人类信息化社会的到来。

由于集成电路栅长度的减小和集成度的增大，因此必须发展相应长度的减小和集成度的增大，因此必须发展相应的制造技术，即光刻技术、氧化和扩散技术、多的制造技术，即光刻技术、氧化和扩散技术、多层布线技术和电容器材料层布线技术和电容器材料技术。

技术。

光刻技术光刻技术利用波长利用波长436nm光线，形成亚微米尺寸图形，光线，形成亚微米尺寸图形，制造出集成度制造出集成度1M位和位和4M位的位的DRAM。

i射线（波射线（波长长365nm）曝光设备问世后，可形成半微米尺寸）曝光设备问世后，可形成半微米尺寸和深亚微米尺寸的图形，制造出和深亚微米尺寸的图形，制造出16M位和位和64M位位的的DRAM。

目前，采用目前，采用KrF准分子激光器的光刻设备已经投准分子激光器的光刻设备已经投入实用，可以形成四分之一微米尺寸的图形，制入实用，可以形成四分之一微米尺寸的图形，制造出造出64M位位DRAM。

采用波长更短的。

采用波长更短的ArF激光器激光器的光刻设备也已经投入实用。

当然，为了实现这的光刻设备也已经投入实用。

当然，为了实现这一目标，必须开发出适用的掩膜形成技术和光刻一目标，必须开发出适用的掩膜形成技术和光刻胶材料。

胶材料。

光刻技术光刻技术X射线光刻设备的研制开发工作，已经进行了相射线光刻设备的研制开发工作，已经进行了相当的时间，电子束曝光技术和当的时间，电子束曝光技术和3nm真空紫外线曝真空紫外线曝光技术，也在积极开发之中，哪一种技术将会率光技术，也在积极开发之中，哪一种技术将会率先投入实用并成为下一阶段的主流技术，现在还先投入实用并成为下一阶段的主流技术，现在还难以预料。

难以预料。

蚀刻技术蚀刻技术在高密度集成电路制造过程中，氧化膜、在高密度集成电路制造过程中，氧化膜、多晶硅与布线金属的蚀刻技术，随着特征多晶硅与布线金属的蚀刻技术，随着特征尺寸的不断缩小将变得越来越困难。

尺寸的不断缩小将变得越来越困难。

显然，如果能够研制出一种可以产生均匀显然，如果能够研制出一种可以产生均匀的平面状高密度等离子源的技术，就会获的平面状高密度等离子源的技术，就会获得更为理想的蚀刻效果。

得更为理想的蚀刻效果。

利用利用CER（电子回旋共振）等离子源或（电子回旋共振）等离子源或ICP（电感耦合等离子）高密度等离子源，（电感耦合等离子）高密度等离子源，并同特殊气体（如并同特殊气体（如HBr等）及静电卡盘（勇等）及静电卡盘（勇于精密温度控制）技术相结合，就可以满于精密温度控制）技术相结合，就可以满足上述电路蚀刻工艺的要求足上述电路蚀刻工艺的要求扩散氧化技术扩散氧化技术要想以低成本保证晶体的良好质量，必须采用外要想以低成本保证晶体的良好质量，必须采用外延生长技术。

其理由是，同在晶体制作上下功夫延生长技术。

其理由是，同在晶体制作上下功夫保证质量所需要花费的成本相比，外延生长技术保证质量所需要花费的成本相比，外延生长技术的成本低得多。

的成本低得多。

离子注入的技术水平已经有很大提高，而已将离子注入的技术水平已经有很大提高，而已将MeV（兆电子伏特）的高能量离子注入晶体内部（兆电子伏特）的高能量离子注入晶体内部达几微米深度。

迄今采用的气体扩散法，需要在达几微米深度。

迄今采用的气体扩散法，需要在高温中长时间地扩散杂质才能形成扩散层。

而现高温中长时间地扩散杂质才能形成扩散层。

而现在，利用离子注入技术，可以分别地将杂质注入在，利用离子注入技术，可以分别地将杂质注入到任意位置，再经一次低温热处理，就可以获得到任意位置，再经一次低温热处理，就可以获得同样的结果。

同样的结果。

同时，低能量离子注入技术也取得很大进展，可同时，低能量离子注入技术也取得很大进展，可以形成深度小于以形成深度小于0.1um的浅扩散层，而且精度相的浅扩散层，而且精度相当高。

另外，斜方向离子注入技术也大有进展，当高。

另外，斜方向离子注入技术也大有进展，可以在任何位置注入杂质，从而可以在低温条件可以在任何位置注入杂质，从而可以在低温条件下按照设计要求，完成决定晶体管性能的杂质扩下按照设计要求，完成决定晶体管性能的杂质扩散工序作业。

用固相扩散法制造源漏极浅结极为散工序作业。

用固相扩散法制造源漏极浅结极为有效，已经获得有效，已经获得35nm的浅结。

的浅结。

微电子技术在未来轻兵器上的应用微电子技术在未来轻兵器上的应用当今世界，高新技术的浪潮推动着世纪战车，正当今世界，高新技术的浪潮推动着世纪战车，正飞速驶入一个全新的时代。

各类传统观念上的兵飞速驶入一个全新的时代。

各类传统观念上的兵器在高技术的洗礼下，都产生了革命性的变化。

器在高技术的洗礼下，都产生了革命性的变化。

在诸多高技术中，雄踞榜首的是微电子技术。

微电子技术是使电子元器件和由它组成的电子设微电子技术是使电子元器件和由它组成的电子设备微型化的技术，其核心是集成电路技术。

先进备微型化的技术，其核心是集成电路技术。

先进的微电子技术在军事领域中的广泛应用打破了千的微电子技术在军事领域中的广泛应用打破了千百年形成的武器装备唯大、唯多和大规模破坏等百年形成的武器装备唯大、唯多和大规模破坏等传统观念，使武器系统小而轻，功耗低，可靠性传统观念，使武器系统小而轻，功耗低，可靠性高，作战效能和威力增强。

如军用通信指挥系统，高，作战效能和威力增强。

如军用通信指挥系统，高空卫星侦察监视，海底导弹发射及海、陆、空高空卫星侦察监视，海底导弹发射及海、陆、空各军兵种的配合与联络，靠的都是微电子技术。

各军兵种的配合与联络，靠的都是微电子技术。

21世纪人类将全面进入信息化社会，对为世纪人类将全面进入信息化社会，对为电子信息技术将不断提出更高的发展要求，微电电子信息技术将不断提出更高的发展要求，微电子技术仍将继续是子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一。

和最有活力的高科技领域之一。

小结小结谢谢大家！

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