微电子芯片技术发展对材料的需求材物ppt课件

1、.概述21世纪的微电子技术将从目前的3G逐渐开展到3T微电子技术的进展有赖于资料科学和技术的宏大奉献：集成电路本身是制造在各相关体或薄膜资料之上制造过程中也涉及到一系列资料问题.衬底资料半导体衬底资料是开展微电子产业的根底集成电路对硅资料的主要要求及开展趋势：晶片wafer直径越来越大随着特征尺寸的减少、集成密度的提高以及芯片面积的增大，对硅资料有了更高的要求对硅资料的几何精度特别是平整度的要求越来越高硅片外表颗粒或缺陷分类：外生粒子晶生粒子.三种SOI资料SIMOX适宜制造薄膜全耗尽超大规模集成电路BESOI适宜制造薄膜部分耗尽集成电路Smart Cut SOI非常有开展前景的SOI资料u经

2、过改良晶体质量及优化器件构造和工艺，器件性能会有大幅度提高。u在Si双极晶体管上经过育入GeSi/Si异质构造可以获得速度性能更好的器件。.栅极构造资料栅极构造资料是CMOS器件中最重要的构造之一，它包括栅绝缘介质层和栅电极两部分。.栅绝缘介质MOSFET的栅绝缘介质层具有缺陷少、漏电电流小、抗击穿强度高、稳定性好、与Si有良好的界面特性和界面态密度低等特点。MOSFET器件特征尺寸进入到深亚微米尺度后，为了抑制短沟效应影响，并适宜低压、低功耗电路任务的需求，通常要采用双掺杂栅构造随着器件尺寸进一步减少，电子直接隧穿将变得非常显著。这使得栅对沟道的控制减弱和器件的功耗添加，成为限制器件尺寸减少

3、的重要要素之一。抑制这一限制的有效方法：采器具有高介电常数的新型绝缘介质资料替代SiO2和SiNxOy。采用多层介质膜构造改动衬底性能.栅电极资料串联电阻低和寄生效应小是MOSFET对栅电极资料的根本要求。 金属铝多晶硅难容金属硅化物器件的栅介质和多晶硅栅电极都越来越薄，多晶硅的耗尽效应越来越严重，沟道中杂质的涨落成为影响器件性能的重要制约要素。人们提出了栅工程和沟道零掺杂的概念.存储电容资料存储电容是数字电路中的动态随机存储器DRAM和模拟电路中的重要部件。主要需满足：集成度、存储容量高、存取速度快、能随机存取非挥发性新型氧化物铁电资料：高介电常数作为DRAM的存储电容绝缘介质层资料电极化强

4、度随电压变化的电滞效应制备铁电随机存储器NVFRAM.高介电常数的DRAM影响高介电常数铁电资料在DRAM中运用的主要要素：较大的漏电流较高的体和界面缺陷较低的介电击穿强度与硅工艺的兼容性.非挥发性铁电存储器NVFRAMNVFRAM利用铁电资料具有自发极化以及自发极化在电场作用下反转的特性存储信息。当前NVFRAM研讨的主要方向：影响铁电资料抗疲劳性能和自发极化强度要素改良制备工艺开发新的铁电资料铁电资料物理主要研讨方向：电极化的极限开关速度铁电资料层能坚持稳定的铁电性能的最小厚度开关参数.局域互连资料局域互连多晶硅线条的纵向和横向尺寸都越来越小。由于多晶硅的电阻率较高，接触和局域互连成了影响

5、集成电路速度的重要要素之一。作为栅和局域互连资料必需具有可以实现自对准、热稳定性好，与氧化硅的界面特性好、与MOS工艺兼容等特点。SALICIDE的桥接问题开展方向将以CoSi2或TiSi2/CoSi2复合构造的栅和局域互连资料为主.互连资料互连资料包括金属导电资料和相配套的绝缘介质资料连线层数和互连线长度的迅速添加以及互连线宽度的 减小，将引起连线电阻添加，使电路的互连时间延迟、信号衰减及串扰添加。互连线宽的减小还会导致电流密度添加，引起电迁移和应力迁移效应的加剧，从而严重影响电路的可靠性。减小互联延迟的主要途径：优化互连布线系统设置采用新的互连资料.为了减少寄生连线的电容和串扰，需求采用较

6、SiO2介电常数更低的绝缘介质资料改良电路系统的互连特性。当器件特征尺寸减少到深亚微米以下时，铝金属的互连可靠性成为主要问题。Cu互连性能在延迟性和可靠性方面都优于Al。Cu的缺陷：Cu污染问题Cu淀积到硅片后便会构成高阻的铜硅化物，而Cu和SiO2的粘附性较差。Cu的布线问题.钝化层资料钝化就是经过在不影响曾经完成的集成电路的性能前提下，在芯片外表覆盖一层绝缘介质薄膜，以尽能够少地减少外界环境对电路的影响，使电路封装后可以长期稳定可靠的任务。钝化方法分类:搜集型钝化发经过化学键结合淀积阻挠层方法淀积适当的薄膜.加工工艺光刻技术与资料的相关性主要系如今光刻胶、透镜、掩膜版几个方面。化学机械抛光技术CMP是一种新型的平坦化工艺技术。CMP进展平坦化的根本任务原理是在CMP设备磨盘中