微电子技术基础第一章

微电子技术基础西南科技大学理学院刘德雄Email:tianyingldx@126.comPhone么叫微电子技术？微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。2023/9/23西南科技大学2微电子技术产品2023/9/23西南科技大学3液晶电视主板传统彩电主板微电子技术产品2023/9/23西南科技大学4耐高温芯片Itanium2-a处理器芯片2023/9/23西南科技大学5主要内容一、微电子技术发展历史二、微电子技术发展的规律与趋势三、器件与集成电路制造工艺简介四、本课程的主要内容第一章概述一、微电子技术发展历史一些关键的半导体、微电子技术（工艺）1918年

柴可拉斯基晶体生长技术--CZ法/直拉法，Czochralski,Si单晶生长2023/9/23西南科技大学72023/9/23西南科技大学82023/9/23西南科技大学9一、微电子技术发展历史1925年

布里吉曼晶体生长技术，Bridgman，GaAs及化合物半导体晶体生长1947年第一只晶体管(锗材料)（点接触式），Bardeen、Brattain及Shockley，三人同获1956年诺贝尔物理奖

2023/9/23西南科技大学10一、微电子技术发展历史肖克利(WilliamShockley)

1910—1989巴丁(JohnBardeen)1908—1991

布拉坦(WalterBrattain)

1902—1987

贝尔实验室简介2023/9/23西南科技大学11贝尔电话实验室或贝尔实验室，最初是贝尔系统内从事包括电话交换机，电话电缆，半导体等电信相关技术的研究开发机构。贝尔实验室是公认的当今通信界最具创造性的研发机构，在全球拥有10000多名科学家和工程师，为朗讯科技公司及朗讯客户提供高技术的服务与支持。

1925年1月1日，当时朗讯总裁，华特·基佛德（WalterGifford）收购了西方电子公司的研究部门，成立一个叫做“贝尔电话实验室公司”的独立实体，后改称贝尔实验室。两项信息时代的重要发明-晶体管和信息论都是贝尔实验室在40年代研究出来的。贝尔实验室在50和60年代的重大发明有太阳能电池，激光的理论和通信卫星。2023/9/23西南科技大学12一、微电子技术发展历史2023/9/23西南科技大学13一、微电子技术发展历史1949pn结,Shockley1952Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,Welker1952扩散，高温深结1954第一个硅晶体管，Teal,贝尔实验室1957光刻胶,Andrus，光刻成本占35%1957氧化物掩蔽层，Frosch和Derrick,可阻止大部分杂质的扩散

2023/9/23西南科技大学14一、微电子技术发展历史1957CVD（化学气相淀积）外延晶体生长技术—薄膜，Sheftal、Kokorish及Krasilov,改善器件性能、制造新颖器件1957异质结双极晶体管（HBT）,Kroemer（2000年诺贝尔物理奖）1958离子注入,Shockley，低温浅结、精确控制掺杂数目1958第一个（混合）集成电路,Kilby（2000年诺贝尔物理奖）,由Ge单晶制作：1个BJT、3个电阻、1个电容

2023/9/23西南科技大学15一、微电子技术发展历史世界上第一个集成电路2023/9/23西南科技大学16一、微电子技术发展历史1959第一个单片集成电路,Noyce（2000年诺贝尔物理奖）,6个器件的触发器1960平面化工艺，SiO2层（光刻）→窗口（扩散）→pn结1960第一个MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，Kahang及Atalla,1963CMOS(互补型金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，Wanlass及萨支唐，逻辑电路1967DRAM(动态随机存储器)，Dennard1969多晶硅自对准栅极，Kerwin，有效降低寄生效应2023/9/23西南科技大学17一、微电子技术发展历史1969MOCVD（金属有机化学气相淀积），Manasevit及Simpson，GaAs外延

1971干法刻蚀，Irving，CF4-O2，各向异性好1971分子束外延（MBE），极薄薄膜（原子级）、精确控制1971微处理器（Intel4004,3mmX4mm，含2300个MOS管，10μm工艺），Hoff，2023/9/23西南科技大学18一、微电子技术发展历史2023/9/23西南科技大学19一、微电子技术发展历史1989化学机械抛光，Davari，各层介电层全面平坦化（的关键）1993铜布线，铝在大电流下有严重的电迁移现象1999年的0.18微米工艺、2001年的0.13微米、2003年的90纳米（0.09微米），2005年的65纳米（0.065微米），2009年的32纳米1960´s的25mm(1

英寸），1970´s的51mm(2英寸），1980´s的100mm(4英寸），1990´s的200mm(8英寸），2000的300mm(12英寸），现在400mm(16英寸)2023/9/23西南科技大学20二、微电子技术发展的规律与趋势2023/9/23西南科技大学212023/9/23西南科技大学222023/9/23西南科技大学232023/9/23西南科技大学242023/9/23西南科技大学252023/9/23西南科技大学262023/9/23西南科技大学272023/9/23西南科技大学282023/9/23西南科技大学292023/9/23西南科技大学30202