集成电路工艺技术发展趋势

半导体材 料中，硅材 料是集成电 路的主要材 料，是发展 的主流。为 满足不同需 求，也发展 其他材料的 器件。
集成电路技术是近50年来发展最快的技术 微电子技术的进步
按此比率下降，小汽车价格不到1美分
» 1974年由Dennard提出 » 基本指导思想是：保持MOS器件内部电场不
变：恒定电场规律，简称CE律
i80386DX:275,000
m68030:273,000
i80286:134,000 m68020:190,000
m68000:68,000 i8086:28,000 M6800:
4,000 i8080:6,000
i4004:2,300
’70 ’74 ’78 ’82 ’86 ’90 ’94 ’98 ’2002
等比例缩小器件的纵向、横向尺寸，以增加跨导和减少负载电容 ，提高集成电路的性能
电源电压也要缩小相同的倍数
» 漏源电流方程：
» 由于VDS、(VGS-VTH)、W、L、tox均缩小了 倍，Cox增大了倍，因此，IDS缩小倍。门 延迟时间tpd为：
» 其中VDS、IDS、CL均缩小了倍，所以tpd也缩 小了倍。标志集成电路性能的功耗延迟积 PWtpd则缩小了3倍。
» 准恒定电场等比例缩小规则，缩写为QCE律
CE律和CV律的折中，本世纪初采用的最多 随着器件尺寸的进一步缩小，强电场、高功耗以及功耗密度等引起
的各种问题限制了按CV律进一步缩小的规则，电源电压必须降低。 同时又为了不使阈值电压太低而影响电路的性能，实际上电源电压 降低的比例通常小于器件尺寸的缩小比例 器件尺寸将缩小倍，而电源电压则只变为原来的/倍
二、集成电路国内外发展现状
二、国内外集成电路状况
国外发展迅速，公司很多，IBM、JAZZ、MAXIM、Infinen 、Conexant、On Semi、Philips 、Alcatel 、ST、Motorola、 NEC、ADI、Hitachi、AT&T Bell、 SiGe、AMS、NS、TI 、ADI、NXP、ATMEL、三星、TSMC......等公司
三星做存储器是世界第一，线宽做到了16纳米；
台积电和台联电已经能够代加工22纳米，准备建立16纳米 的FOUNDRY线；
IBM、TI、 ADI等美国公司重点在军事上，基本不对外开 放。
二、国内外集成电路状况
国内从事民用产品生产的企业：华虹、NEC等，最细线 宽达到了0.09微米，主要工艺是CMOS、BICMOS工艺。
半导体芯片上的晶体管数目每两年翻两番
存储器容量 60%/年 每三年，翻两番
10 G 1G
100 M 10 M 1M 100 K 10 K 1K 0.1 K
1970
1980
1990
2000 2010
芯片上的晶体管数目 微处理器性能每三年翻两番
1.E+9
1.E+8 1.E+7 1.E+6 1.E +5 1.E+4 1.E+3
军用集成电路研制生产单位：航天771所、中国电科24所 、47所、58所，最细线宽达到了0.25微米，主要工艺是 CMOS、BICMOS、 CBIP、SOI CBIP、SOI CMOS工艺 ，研制生产高性能的集成电路产品（如抗加集成电路） 满足军用需要。
各位同学选择这个方向既是把握住了社会发展的主流方向，同时也是展 示自己才华的平台，好好努力！
MOSFET的基本结构和图形
n-MOSFET
G
G
p-MOSFET
» 1965年Intel公司的创始人之一Gordon E. Moore预言 集成电路产业的发展规律
集成电路的集成度每三年增长四倍 特征尺寸每三年缩小 倍
» 氧化扩散 » 光刻 » 离子注入 » 金属化 » LPCVD二氧化硅淀积 » LPCVD多晶硅淀积
Baidu Nhomakorabea
扩散过程演示
扩散源
Si SiO2
扩散区
正胶光刻过程演示
1. 生长SiO2 2. 涂胶 3. 曝光 4. 显影 5. 腐蚀SiO2 6. 去胶
Si
SiO 2未曝光的正胶 已曝光的正胶
离子注入及退火过程演示 高能注入离子
“Itanium”:15,950,000
Pentium II: 7,500,000 PowerPC620:6,900,000
i80486DPXPe:e1nn,t2tiu0iu0mm,0P:03r0o,3: 050,5,00m0006,08000P40oP:w1oe,w1r7eP0rCP,06C006010:24,:830,600,000,0000
1. 离子注入 2. 退火
Si
SiO2 未经退火的注入区 退火后的注入区
金属化过程演示
E
N
1.金属化层Ⅰ 2.金属化Ⅰ光刻 3.介质 4.介质光刻及平整化 5.金属化层Ⅱ 6.金属化Ⅱ光刻
B
P N
C SiO2
LPCVD二氧化硅淀积
N+
LPCVD 多晶硅
N+
P+
P阱
热氧化SiO2
P+
N型衬底 LPCVD SiO2
集成电路工艺技术发展 趋势
2020/8/22
目录
一、概述 二、集成电路工艺发展现状 三、集成电路技术发展趋势 四、声光电公司集成电路发展思路
一、概述
集成电路是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战 略性、基础性和先导性产业。
2015年中国集成电路进口额达14303.4亿元，同比增加7%，出口金额达 4312.6亿元，同比增加15.4%。连续第六年远超过石油成为第一大进口商品。 贸易逆差持续扩大。
阈值电压不可能缩的太小 源漏耗尽区宽度不可能按比例缩小 电源电压标准的改变会带来很大的不便
» 恒定电压等比例缩小规律(简称CV律)
保持电源电压Vds和阈值电压Vth不变，对其它参数进行等比例缩小 按CV律缩小后对电路性能的提高远不如CE律，而且采用CV律会使
沟道内的电场大大增强
CV律一般只适用于沟道长度大于1m的器件，它不适用于沟道长度 较短的器件。
针对我国集成电路产业发展水平与国外存在较大差距，难以对构建国家产业 核心竞争力、保障信息安全等形成有力支撑。国家相继出台《集成电路发展推 进纲要》、《集成电路产业发展白皮书（2015版》等相关政策支持集成电路的 发展。
我国信息技术产业发展迎来了新的历史机遇，国家高度重视网络安全与 信息化建设，没有网络安全就没有国家安全，没有信息化就没有现代化。