微电子器件工艺学.ppt

微电子器件工艺学 微电子科技的重要性 微电子技术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发展微电子技术是当今高科技发展的关键问题 微电子科学是固体物理，微电子器件工艺和电子学基础上发展起来的一门新科学 微电子工业是战略性工业 它是技术密集型产业；是投资密集型产业；是电子工业中的重工业。 微电子产业的发展规模和科技水平是衡量一个国家综合实力的重要标志。 发达国家国民经济生产值增长部分的55％与微电子有关。 半导体工业的构成 半导体工业包括材料供应、电路设计、芯片制造和半导体工业设备及化学品供应五大块。 目前有三类企业：一种是集设计、制造、封装和市场销售为一体的公司；另一类是做设计和销售的公司，他们是从芯片生产厂家购买芯片；还有一种是芯片生产工厂，他们可以为顾客生产多种类型的芯片。 微电子技术的变迁 电子管 弗莱明在1904年发明真空二极管，福雷斯特在1912年发明了真空二极管，第一台计算机就是用真空管和继电器在1946年发明的 晶体管 巴丁和布拉顿在1947年发明第一个点接触的晶体管，在1948年，肖克莱提出了结型晶体管理论；在1956年和巴丁，布拉顿一起获得诺贝尔物理学奖 集成电路 1960年，美国人基尔比在1958年发明了第一个锗集成电路；1960年，美国德州仪器公司制造了第一个商用的集成电路；基尔比在2000年获得诺贝尔物理学奖 电子管 电子管又称“真空管” 电子管拥有三个最基本的极 阴极：释放出电子流 屏极：吸引和收集阴极发射的电子 栅极：控制电子流的流量 晶体管 半导体是制造晶体管的基本材料 本征半导体、自由电子和空穴 共价电子与 N型半导体 、P型半导体 p-n结 二极管和三极管 自由载流子浓度随温度变化的一般规律 集成电路 定义： 把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上，大体上可以分为三类，半导体集成电路，混合集成电路及薄膜集成电路。半导体集成电路又可以分为双极型集成电路和金属－氧化物－半导体集成电路。 优点： 1，降低互连的寄生效应； 2，可充分利用半导体晶片的空间和面积； 3，大幅度降低制造成本。 集成电路的发展 1960年出现第一个逻辑电路（多谐振荡器） 1962年开发了晶体管-晶体管逻辑（TTL）系列的集成电路 1972年，低功耗的集成注入逻辑（IIL）系列集成电路，同年，高速的发射极耦合逻辑（ECL）系列集成电路 1970年，出现了1Kb的半导体动态存储器和1972年，推出的有2250个MOS场效应管的微处理器i4004导致了数字集成技术发生革命性的变化 集成电路器件结构分类 双极型集成电路和MOS集成电路优缺点 双极型集成电路 中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比较大 CMOS集成电路 低的静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅度（无阈值损失），具有高速度、高密度潜力；可与TTL电路兼容。电流驱动能力低 半导体器件的发展过程 1874年，布朗（Braun）发现了（金属-半导体接触）检波二极管 1907年，朗德（Round）发明了发光二极管 1947年ATT公司的巴丁（J．Bardeen）、布拉顿（W．H．Brattain）和肖克莱（W．Shockley）做出了世界上第一个晶体三极管 1960年，姜（Kahng）和亚特拉（Atalla）发明了金氧半场效应晶体管（MOSFET） 1967年，姜（Kahng）和施敏发明了一种非挥发性半导体存储器，可以用于便携式电子系统 1980年，Mimura等人发明了调制掺杂场效应晶体管，这是更快速德场效应晶体管 1994年，Yano等人发明了室温单电子存储器 半导体技术的发展过程 1918年，柴可拉斯基发明了直拉（Czochralski）晶体生长法 1925年，布里奇曼发明了布里奇曼(Bridgman)晶体生长法 1952年，范恩（Pfann）提出了扩散技术来改变硅德电导率德想法 1957年，弗洛区(Frosch)等人提出氧化物掩蔽层方式。同年，雪弗塔（Sheftal）等人提出用化学气相沉积外延生长技术生长薄层半导体 1958年，肖克莱（Shockley）提出了离子注入技术莱掺杂半导体 1959年，诺依斯（Noyce）用平面工艺做成了集成电路 1960年，荷尼（Hoerni）提出了平面工艺技术 1963年，万雷斯（Wanlass）等人提出了互补式金氧半场效应晶体管 1967年，丹纳（Dennard）发明了动态随机存储器，包含一个MOSFET和一个存储电荷德电容 1969年，门纳赛维（Manasevit）等人提出了金属有机化学气相沉积技术 1971年，尔文（Irving）等人提出了干法刻蚀技术。同年，卓以和提出了