淺析微電子制造技術(shù)及其發(fā)展

劉貴鵬

摘 要：電子信息技術(shù)的使用加快了世界發(fā)展的腳步，并且在各個行業(yè)中的應(yīng)用范圍也變得越來廣泛。這直接導(dǎo)致這項技術(shù)的使用在集成電路中占據(jù)的地位也變得很高。信息技術(shù)的快速發(fā)展催生出了一個新型的電子技術(shù)，就是微電子制造技術(shù)，這項技術(shù)的使用提升了電子制造行業(yè)的生產(chǎn)效率。文章針對微電子制作技術(shù)的使用進行了內(nèi)上的分析，分析的過程中也對這項技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進行了展望。希望得到的結(jié)論可以給相關(guān)人員的工作進展帶來幫助。

關(guān)鍵詞：微電子；制造技術(shù)；集成電路；發(fā)展

集成電路是一種應(yīng)用在電子信息科技領(lǐng)域的新型技術(shù)，這項技術(shù)的研發(fā)讓電子生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展發(fā)生了翻天覆地的變化，促進了行業(yè)的變革速度。以往的半導(dǎo)體使用材料一般是單質(zhì)硅，這種材料在使用過程中效率不是很高，對于工作上的細節(jié)處理也差強人意。隨著技術(shù)的發(fā)展與運用，第二代半導(dǎo)體材料逐漸被人們所熟識并廣泛應(yīng)用。如今，半導(dǎo)體的使用材料已經(jīng)變?yōu)檠趸壔蚴枪杌迹簿褪堑谌娮犹幚砑夹g(shù)，這項技術(shù)的不斷更新使得技術(shù)的使用材料體積也變得越來越小。

1 微電子技術(shù)的發(fā)展歷程

自20世紀中期第一個集成電路研發(fā)成功之后，我們就進入了微電子技術(shù)時代，在半個多世紀的發(fā)展中，微電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和國防軍事領(lǐng)域，目前更是在商業(yè)領(lǐng)域中獲得極大的應(yīng)用和發(fā)展。并且在長期的發(fā)展進程中，微電子技術(shù)一直是以集成電路為主要的核心代表，也逐漸形成了一定的發(fā)展規(guī)律，最典型的莫過于摩爾定律。當(dāng)然，集成電路的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展也進一步刺激了微電子技術(shù)的快速發(fā)展。

在新事物的發(fā)展進程中，其發(fā)展規(guī)律和發(fā)展趨勢勢必要與需求相結(jié)合，并受需求的影響。微電子技術(shù)也不例外。在其發(fā)展進程中，微電子制造技術(shù)無疑是微電子技術(shù)最大的“客戶”，正是因為微電子制造技術(shù)提出了各種應(yīng)用需要，才使得微電子技術(shù)得到了快速發(fā)展。也可以說，微電子制造技術(shù)正是微電子設(shè)計技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)的“中介”，是將微電子技術(shù)設(shè)計猜想轉(zhuǎn)化為實物的“橋梁”。但值得一提的是，這個實物轉(zhuǎn)化的過程也會對微電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生影響，并直接決定著微電子器件的造價與功能作用。

2 微電子制造技術(shù)的發(fā)展與制造工藝

在半個多世紀的發(fā)展中，微電子制造技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在集成電路與分立器件的生產(chǎn)工藝上。集成電路和分立器件在制造工藝上并無太大區(qū)別，僅僅只是兩者的功能與結(jié)構(gòu)不一樣。但是受電子工業(yè)發(fā)展趨勢的影響，目前集成電路的應(yīng)用范圍相對更廣，所以分立器件在微電子制造技術(shù)應(yīng)用中所占的比重逐漸減少，集成電路逐漸成為其核心技術(shù)。

在集成電路的制造過程中，微電子制造技術(shù)主要被應(yīng)用在材料、工藝設(shè)備以及工藝技術(shù)三方面上，并且隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，這三方面逐漸出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)分工現(xiàn)象。發(fā)展到今天，集成電路的制造產(chǎn)業(yè)分為了材料制備、前端工藝和后端工藝三大產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)相互獨立運作，各自根據(jù)市場需求不斷發(fā)展。

集成電路的種類有多種，相關(guān)的工藝也有差異，但各類集成電路制造的基本路徑大致相同。材料制造包括各種圓片的制備，涉及從單晶拉制到外延的多個工藝，材料制造的主要工藝有單晶拉制、單晶切片、研磨和拋光、外延生長等幾個環(huán)節(jié)，但并不是所有的材料流程都從單晶拉制走到外延，比如砷化稼的全離子注入工藝所需要的是拋光好的單晶片（襯底片），不需要外延。

前端工藝總體上可以概括為圖形制備、圖形轉(zhuǎn)移和注入（擴散）形成特征區(qū)等三大步，其中各步之間互有交替。圖形制備以光刻工藝為主，目前最具代表性的光刻工藝是45nm工藝，借助于浸液式掃描光刻技術(shù)。圖形轉(zhuǎn)移的王要內(nèi)容是將光刻形成的圖形轉(zhuǎn)入到其他的功能材料中，如各種介質(zhì)、體硅和金屬膜中，以實現(xiàn)集成元器件的功能結(jié)構(gòu)。注入或擴散的主要目的是通過外在雜質(zhì)的進入，在硅片特定區(qū)域形成不同載流子類型或不同濃度分布的區(qū)域和結(jié)構(gòu)。

3 微電子制造技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要表現(xiàn)形式

總體上，推動微電子制造技術(shù)發(fā)展的動力來自于應(yīng)用需求和其自身的發(fā)展需要。作為微電子器件服務(wù)的主要對象，信息技術(shù)的發(fā)展需求是微電子制造技術(shù)發(fā)展的主要動力源泉。信息的生成、存儲、傳輸和處理等在超高速、大容量等技術(shù)要求和成本降低要求下，一代接一代地發(fā)展，從而也推動微電子制造技術(shù)在加工精度、加工能力等方面相應(yīng)發(fā)展。

從歷史上看，第一代的硅材料到第二代的砷化稼材料以及第二代的砷化稼到以氮化稼為代表的第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展，大都是因為后一代的材料在某些方面具備更為優(yōu)越的性能。如砷化稼在高頻和超高頻方面超越硅材料，氮化稼在高頻大功率方面超越砷化稼。從長遠看，以材料的優(yōu)越特性帶動微電子器件及其制造技術(shù)的提升和躍進仍然是微電子技術(shù)發(fā)展的主要表現(xiàn)形式。較為典型的例子是氮化稼材料的突破直接帶來藍光和白光高亮LED的誕生，以及超高頻超大功率微電子器件的發(fā)展。

微電子制造技術(shù)在發(fā)展的歷史進程中融合了其他制造技術(shù)上的應(yīng)用，所以這項技術(shù)近年來的突出表現(xiàn)是集成電路的開發(fā)與使用，在使用過程中可以兼容其他的格式進行工作。電子制造技術(shù)以及集成電路信息技術(shù)在融合的過程中，讓電子生產(chǎn)企業(yè)的效率得到了穩(wěn)步的提升，由此我們可以從中了解到這種多種技術(shù)相融合的，集成方式，可以將應(yīng)用領(lǐng)域的生產(chǎn)效率進行實際性的整合。所以，研究人員應(yīng)該對這項技術(shù)的使用進行重點開發(fā)，在研發(fā)與技術(shù)處理過程中將生產(chǎn)上的效率提升到最大。

結(jié)束語

通過以上的論述，我們可以從技術(shù)的發(fā)展與變革的過程中了解到，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)的進步與發(fā)展讓電子信息技術(shù)的發(fā)展市場份額變的越來越大。微電子信息技術(shù)的應(yīng)用使得集成電路的為主要核心動力的電子制造行業(yè)發(fā)展進步的速度越來越快。現(xiàn)如今，微電子制造技術(shù)已經(jīng)在納米級的集成電路產(chǎn)品制造中得以實現(xiàn)，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度變得更快。同時，這種材料在使用過程中也可以將這些電子產(chǎn)品的質(zhì)量與穩(wěn)定性進行良好的保證。以當(dāng)前的科技發(fā)展趨勢來看，微電子制造技術(shù)在未來的行業(yè)發(fā)展過程中將會有更大的發(fā)展與提升的空間。所以為了讓技術(shù)產(chǎn)業(yè)可以推動我國國民經(jīng)濟的發(fā)展與運行，相關(guān)研究人員必須加強對電子信息技術(shù)方面的技術(shù)研究，讓這些高微電子制造技術(shù)水平可以與西方國家相媲美，并在發(fā)展研究的過程中，建立我國自主生產(chǎn)品牌，讓我國的電子信息技術(shù)可以走向世界。

參考文獻

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