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微电子技术进展论文

2017-11-06 16:01:26  字体:   打印 收藏 

摘 要:微电子技术的进展与挑战 摘 要:微电子技术自巴

关键词:微电子技术进展论文


  微电子技术的进展与挑战

  摘 要:微电子技术自巴丁、布拉顿和肖克莱发明晶体管至今,经历了半个世纪的发展,已经取得巨大进步,成为人类社会众多领域的关键技术,从而有力地推动,并将继续推动着人类社会全面进入信息时代。

  推荐期刊:《世界科技研究与发展》

  一、微电子技术概念分析

  微电子学主要是对固体材料上微小型化电路、电路以及系统的电子学分支进行研究,对在固体材料中电子或者粒子运动的规律以及应用进行研究,并使信号处理功能得以实现,使电路的系统以及集成得以实现,具有较强的实用性。在现代发展中微电子技术是一种发展较快的技术,也是电子信息产业的心脏与基础。微电子技术的发展使航天航空技术得到很大的推动,除此之外,通讯技术、网络技术以及计算机技术都得到快速的发展。微电子技术的大力发展与广泛的应用,掀起了一波电子战、信息战。在我们国家的国民经济中,电子信息产业已成了支柱性的产业,微电子信息技术也受到高度的关注,具有非常重要的意义。现在,对一个国家科学技术的进步以及综合国力的衡量的重要标志就是微电子技术,微电子科学技术的快速发展以及产业的规模,也标志着一个国家的经济实力。在微电子技术中,其重要的核心就是集成电路,也是电子工业的粮食。集成电路具有超大的规模以及可集成的水平,可以把电子系统集成在一个芯片上。可以说微电子技术的发展与应用引来了全球第三次的工业革命。

  二、微电子技术发展历程分析

  微电子技术是一门新兴的技术,起源于十九世纪末,二十世纪初期,主要是随着集成电路而发展起来的,主要包括器件物理、系统电路设计、材料制务、工艺技术以及自动测试,除此之外,还有组装与封闭等一些专门的技术,也是微电子学中各个工艺技术的汇总。所以,微电子技术是通过电子电路以及系统的超小型化的过程一步步形成的,集成电路是其中的核心,也就是经过相应的加工工艺,把晶体管以及二极管等器件,根据相应的电路互换,再使用微细的加工工艺,在一块半导体的单晶片上进行集成,并在一个外壳内进行封闭,对特定的电路或系统功能进行执行。与传统电子技术比较,主要的特点是电路以及器件的微小型化。它把电路系统设计以及制造的工艺进行了有效的结合,并大规模的进行批量生产,所以,成本比较低,并且具有较高的可靠性。

  微电子产业经历了六十多年的发展,技术已接近理论的极限。数十年以来,不断缩小集成电路内的晶体管的尺寸以及线宽,其中改进光刻技术是基本的方法,短波长的曝光光源是使用最多的。以前,紫外光是主要的光源,现在主要运用深紫外线光刻技术,芯片线宽下降了很多,从理论上来讲,主要是把集成电路的线宽进行相应的缩短。从二十世纪九十年代,摩托罗拉以及英特尔就开始对超紫外线光刻技术进行了研发,它突破了集成电路线宽的最小限制。但是,这种缩小的情况不能长久的持续下去,技术上以及物理上的限制也会对这种持续造成阻碍。晶体管的尺寸小到一定的范围,就必须对电子的量子效应进行考虑。那个时候,现有的技术已经达到了极限。不但如此,随着不断提高的集成度的集成电路,芯片的生产成本也在不断的提高。

  三、微电子技术未来发展趋势分析

  第一,关于光刻技术,利用波长的光线形成亚微米尺寸的图形,并做出集成度为1M位和4M位的DRAM。射线曝光设备研发出来以后,可以形成半微米尺寸以及深亚微米尺寸的图形。如今,使用准分子激光器的光刻设备已开始进行使用,有四分之一的微米尺寸的图形形成。波长较短的激光器的光刻设备的使用,在二十一世纪初期投入使用的机率是非常高的。为了这一目标得以实现,就要掩膜形成的技术以及光刻胶的材料进行开发。研制开发X射线光刻设备的工作,已进行了一段时间,无论是电子束曝光技术还是真空紫外线的曝光技术,也在全力的开发过程中,无论是哪一种技术都需要先投入实用,经过一段时间的验证会成为下一个阶段的主流技术。

  第二,关于蚀刻技术,通过CER等离子源或具有高密度的等离子源,与具有特殊气体以及静电卡盘的技术进行有效的结合,就能使上述的电路蚀刻工艺的要求得到一定的满足。

  第三,关于扩散氧化技术,要想通过低成本来使晶体的质量得到有效的保证,就要使用外延生长的技术,主要理由是同在晶体制作上努力,才能使质量得到保证,才能使花费的成本与质量相对等,与外延生长的技术成本相比较低了很多。离子注入的技术水平得到快速的提升,可把电子伏特的高能量离子输入晶体的内部,能达到几微米的深度。现在所用的气体扩散的方法,必须要在高温中进行长久的扩散杂质,才能有扩散层形成。但是现在离子注入技术的利用,可把杂质注入任意位置,经过低温热的处理之后,就能达到同样的效果。

  第四,关于多层布线的技术,铜的电阻小于铝,但作为下一代的布线材料,深受人们的关注。美国的半导体工业协会在发展的规划中就把铜代替铝列入其中,并把相应的目标以及技术标准制定出来。铜布线主要使用镶嵌的方法进行制作,通过化学机械抛光的技术进行相应的研究,通过半导体级的电镀技术进行布线。铜很容易在绝缘膜中进行扩散,因此,在进行铜布线的时候,还要使用抛垒金属技术,能对铜的扩散起到很好的预防作用。

  第五,有关电容器材料,随着不断提高的集成度,电容器的材料,也就是氧化膜的厚变也发生了变化,进入九十年代以后,氮化硅膜技术得到不断的改善,并对立体的电容器结构进行不断的改用,可以对所需的电容值起到保证作用。然而,此技术已接过极限,以后还有可能使用现在未使用的新的材料,例如氧化钽膜以及高电容率材料等。

  四、结语

  通过以上的论述可以总结,二十世纪的人类已进入了信息化发展的社会,对于微电子信息技术的要求也会越来越高,在二十一世纪,微电子技术也会是最具有活力,也是最重要的高科技领域之一,经过对微电子技术发展历程的分析,以及未来发展趋势的分析,可以看得出,微电子技术的快速发展一定会给社会的发展带来非常深刻的意义。

  参考文献

  [1] 毕克允.微电子技术[M].北京:国际工业出版社,2000.

  [2] 吴德馨,钱鹤,叶甜春,刘明.现代微电子技术[M].北京:化学工业出版社,2002.

  [3] 高鼎三.世界电子科学史[M].长春:吉林教育出版社, 1998.

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