第四章微纳制造技术概述资料.ppt

补充内容： 微电子工艺 第一章 微电子概述 什么是微电子学 微电子学的战略地位 晶体管的发明 集成电路的发展历史 集成电路的分类 微电子学的特点 微电子学：Microelectronics 微电子学——微型电子学，是研究，利用对微尺度下固体中电子运动的控制，实现对电磁信号进行高速处理的高度集成化的电子科学。 核心——集成电路 集成电路 Integrated Circuit，缩写IC 通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能 集成电路芯片的显微照片 64M SDRAM （华虹NEC生产） 芯片面积5.89×9.7=57mm2 ， 456pcs/w，1个IC中含有1.34亿只晶体管 沟道长度为0.15微米的晶体管 集成电路设计与制造的主要流程框架 封装好的集成电路 微电子科学技术的战略地位 微电子：信息社会发展的基石 自然界和人类社会的一切活动都在产生信息。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，是人类社会、经济活动的重要资源。 社会的各个部分通过网络系统连接成一个整体，由高速大容量光线和通讯卫星群以光速和宽频带地传送信息，从而使社会信息化、网络化和数字化。 1980－2000年全球国民生产总值及汽车、电子、半导体、钢铁工业产值对比 几乎所有的传统产业与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春 全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电500亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量(157亿度/年) 对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚弯核电站的发电量(139亿度/年) 电子装备更新换代都基于微电子技术的进步，其灵巧（Smart）的程度都依赖于集成电路芯片的“智慧”程度和使用程度 微电子对国家安全与国防建设的作用 武器装备水平与社会生产力、经济基础有密切关系 在农业社会：大刀长矛等冷兵器； 在工业化社会：枪、炮等热兵器 信息化社会： IC成为武器的一个组成元，电子战、信息战 微电子对信息社会的重要性 INTERNET基础设施 各种各样的网络：电缆、光纤(光电子)、无线 ...… 路由和交换技术：路由器、交换机、防火墙、网关 ...… 终端设备：PC、NetPC、WebTV ...… 网络基础软件：TCP/IP、DNS、LDAP、DCE ...… INTERNET服务 信息服务: 极其大量的各种信息 交易服务: 高可靠、高必威体育官网网址 ...… 计算服务: “网络就是计算机 !”, “计算机成了网络的外部设备 !” 微电子产业的战略重要性 我国微电子行业的发展 中国有关集成电路发展的政策 晶体管的发明 理论推动 19世纪末20世纪初发现半导体的三个重要物理效应 光电导效应 光生伏特效应 整流效应 量子力学 材料科学 需求牵引：二战期间雷达等武器的需求 晶体管的发明 1946年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组, W. Schokley，J. Bardeen、W. H. Brattain Bardeen提出了表面态理论， Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验 1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管 1957年仙童半导体公司制造第一个商用平面晶体管 集成电路的发明 1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer（达黙）第一次提出了集成电路的设想：他设想按照电子线路的要求，将一个线路所包含的晶体管和二极管，以及其他必要的元件统统集合在一块半导体晶片上，从而构成一块具有预定功能的电路。 1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果。使用一根半导体单晶硅制成了相移振荡器，这个振荡器所包含的4个元器件已不需要用金属导线相连，硅棒本身既用为电子元器件的材料，又构成使它们之间相连的通路。 1961年仙童公司的罗伯特诺伊斯发明了第一块硅集成电路 微电子发展史上的几个里程碑 1962年Wanlass、C. T. Sah——CMOS技术 现在集成电路产业中占95%以上 1967年Kahng、S. Sze ——非挥发存储器 1968年IBM的Dennard——单晶体管DRAM 1971年Intel公司微处理器——计算机的心脏 Moore’s Law, Intel’s Version IC Scales Road Map Semiconducto