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精密测试技术论文

纳米测试技术在微电子中的应用

姓名：杜翠翠

学号班级

引言

纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。纳米技术兴起于20世纪80年代，随着它的逐步发展和完善，人类将必然在认识和改造自然方面进入一个前所未有的新阶段

关键词：纳米技术，传感器，测试计量，存储技术

一、课题研究背景

微/纳米技术作为当前发展最迅速，研究广泛、投入最多的科学技术之一，被认为是当前科技发展的重要前沿。在该科技中，微/纳米的超精密测量技术是代表性的研究领域，也是微/纳米科技得以发展的前提和基础。在微/纳测量领域，基础问题包括纳米计量、纳米测量系统理论与设计、微观形貌测量等方面，主要研究问题和方向为：基于扫描电子显微镜的精密纳米计量、微纳坐标测量机（分子测量机）、基于干涉的非接触微观形貌测量、基于原子晶格作刻度的X射线干涉测量及其与光学干涉仪的组合原理、纳米测量系统设计理论和微纳尺寸测量条件的研究等。涉及的重要工程测量问题有：面向MEMS和MOEMS的微尺度测量、面向22nm～45nm极大规模集成电路制造的测量等。

无论是集成电路技术，还是微系统技术或纳米技术，其共同的特征是功能结构的尺寸在微米或纳米范围，因此可以统称为微纳米技术。微纳米技术依赖于微纳米尺度的功能结构与器件。实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加工技术。在过去50年中，正是微纳米加工技术的发展促进了集成电路的发展，导致集成电路的集成度以每18个月翻一番的速度提高。现代微纳米加工技术已经能够将上亿只晶体管做在方寸大小的芯片上。

除了集成电路芯片中的晶体管越做越小，微纳米加工技术还可以将普通机械齿轮传动系统微缩到肉眼无法观察的尺寸（如下图2.1所示）。微纳米加工技术可以制作单电子晶体管，可以实现单个分子与原子操纵。微纳米加工技术可以建筑人类进入微观世界的桥梁，是人类了解和利用微观世界的工具。因此了解微纳米加工技术对于理解微纳米技术，以及由微纳米技术支撑的现代高科技产业是非常重要的。

尽管微纳米加工方法多种多样，但目的只有一个，这就是制作具有实际用途的微纳米结构与器件。同一种微纳米器件或结构可以用多种不同微纳米加工技术实现。任何一种微纳米结构的加工都需要不止一种微纳米加工技术。脱离开实际应用谈微纳米加工技术是毫无意义的。

微纳米加工技术与微纳米器件的开发是相互依存又相互促进的。新型微纳米器件推动微纳米加工技术的进步，而微纳米加工技术的进步反过来又会启发新型微纳米器件的开发。在现代高科技发展中，微纳米技术可以说是无处不在。微型化已经从集成电路芯片发展到其他各个应用领域。微纳米加工技术是微纳米技术的基础。这种依赖关系集中体现在下述应用领域：半导体集成电路、纳米电子学、高密度磁存贮、微系统、生物芯片与纳米科技。这些领域都是当前热门的高科技发展领域。

纳米科学与技术的发展，离不开纳米测量与定位控制技术，并出现纳米分析（Nanoanalysis）、纳米量（Nanoprobe)、和纳米探针等表征技术，对纳米测量与定位控制来说有以下几个基本要求，高灵敏度、高空间分辨力、测量的环境不会影响信息、非破坏性、快速、高频响。

二、技术分类

纳米测量与定位控制技术的发展采取了两条平行的途径，一是沿用已有的测量与控制手段，提高其性能，尽量逼近其极限本领，以满足纳米级测量分析的需要,如扫描电子显微镜、透射电子显微镜、正电子发射显微镜、软X射线显微镜、扫描光声显微镜、轮廓仪（台阶仪)和干涉相衬显微镜等；二是发展建立在新概念基础上的测量技术，这类技术是最有发展前途且能成为纳米测量与控制的关键技术。现分述如下：

扫描隧道显微技术

扫描隧道显微技术是80年代出现的一种新型表面分析工具。1986年它的发明者宾尼和罗雷尔博士因此而获得诺贝尔物理学奖。扫描隧道显微镜（STM）具有空间的高分辨力（横向可达0.1nm，纵向可优于0.01nm）能直接观察到物质表面的原子结构，把人们带到了微观世界。STM的基本原理是基于量子隧道效应。它是用一个极细的针尖（针尖头部为单个原子）去接近样品表面，当针尖和表面靠得很近时（＜1nm），针尖头部原子和样品表面的原子的电子云发生重迭，若在针尖和样品之间加上一个高压，电子便会通过针尖和样品构成的势叠而形成隧道电流（纳安级）。通过控制针尖