(完整版)第1章微细加工与MEMS技术引论

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半导体产业发展史上的几个里程碑
❖ 1962年Wanlass和C. T. Sah —— CMOS技术 现在集成电路产业中占95%以上。
❖ 1967年Kahng和S. Sze ——非挥发存储器 ❖ 1968年Dennard（登纳德）—— 单晶体管DRAM ❖ 1971年Intel公司微处理器——计算机的心脏
一、半导体产业发展历程
第一台通用电子计算机
：ENIAC（
Electronic Numerical Integrator and Calculator）
1946年2月14日 Moore School，Univ. of Pennsylvania
19,000个真空管组成
大小：长24m，宽6m，高2.5m 速度：5000次/sec；重量：50吨； 功率：140KW； 平均无故障运行时间：7min
第一个微处理器4004。4004规格为1/8英寸 x 1/16英寸，仅 包含2000多个晶体管，采用英特尔10微米PMOS技术生产。
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集成电路发展简史 58年，锗 IC 59年，硅 IC 61年，SSI（10 ~ 100 个元件/芯片），RTL 62年，MOS IC，TTL，ECL 63年，CMOS IC 64年，线性 IC
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88年，16 M DRAM（3×107, 135 mm2, 0.5 m, 200 mm）， 于 92 年开始商业化生产，97 年达到生产顶峰。主要 工艺技术：i 线（365 nm）步进光刻机、选择 CVD 工艺、 多晶硅化物、难熔金属硅化物多层布线、接触埋入、 化学机械抛光（CMP）工艺等。
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获得2000年Nobel物理奖
Ti公司Jack Kilby （杰克.基尔比）
1958年第一块集成电路：TI公司的 Kilby，12个器件（两个晶体管、 两个电容和八个电阻），Ge晶片
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Robert Noyce (罗伯特.诺依斯)
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第 1 章 引论
1.1 主要内容
微细加工技术的涉及面极广，具有 “大科学” 的性质，其 发展将依赖于基础材料、器件物理、工艺原理、精密光学、电 子光学、离子光学、化学、计算机技术、超净和超纯技术、真 空技术、自动控制、精密机械、冶金化工等方面的成果。
微细加工技术的应用十分广泛，主要应用于微电子器件、 集成电路以及微机电系统（MEMS）的制造。 • 加工尺度：亚毫米 ~ 纳米量级。 • 加工单位：微米 ~ 原子或分子线度量级（10–10 m）。
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1.2 微细加工技术在集成电路发展中的作用
16位 MPU 80年，256K DRAM，2 m 84年，1M DRAM，1 m 85年，32 位 MPU，M 68020
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86年，ULSI（300万 ~ 10亿个元件/芯片）， 4 M DRAM ( 8×106, 91 mm2, 0.8 m, 150 mm ) ， 于 89 年开始商业化生产，95 年达到生产顶峰。主要工 艺技术：g 线（436 nm）步进光刻机、1 : 10 投影曝光、 负性胶 正性胶、各向异性干法腐蚀、LOCOS 元件 隔离技术、LDD 结构、浅结注入、薄栅绝缘层、多晶 硅或难熔金属硅化物、多层薄膜工艺等。
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肖克莱
巴丁
( William Shockley) (John Bardeen)
布拉顿 (Walter Brattain)
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1960年仙童公司制造的IC
1959年 美国仙童/飞兆公司（ Fairchild Semiconductor ） 的R.Noicy（罗伯特.诺依斯）开发出用于IC的Si平面工艺 技术，从而推动了IC制造业的大发展。
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获得1956年Nobel物理奖
特点：体 积小，无 真空，可 靠，重量 轻等。
晶体管的剖面图
1947年12月2Fra Baidu bibliotek日第一个晶体管， NPN Ge晶体管。 W. Schokley， J. Bardeen，W. Brattain晶体管的剖面图
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微细加工与MEMS技术
电子科技大学
微电子与固体电子学院
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教材： 《微电子制造科学原理与工程技术》，Stephen A. Campbell， 电子工业出版社
主要参考书： •《微细加工技术》，蒋欣荣，电子工业出版社 VLSI Technology, S. M. Sze •《半导体制造技术》，Michael Quirk, Julian Serda，电子工 业出版社
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65年，MSI （100 ~ 3000个元件/芯片） 69年，CCD 70年，LSI （3000 ~ 10万个元件/芯片），1K DRAM 71年，8位 MPU IC，4004 72年，4K DRAM，I2L IC 77年，VLSI（10万 ~ 300万个元件/芯片），64K DRAM，