光电子材料_2_第二章_微电子材料基础.pptVIP

2.1.3 半导体材料分类 元素半导体： Si、Ge、P、C 化合物半导体： GaAs、GaP、GaN 固溶体半导体： Si-Ge、Ga1-xAlxAs、HgxCd1-xTe 超晶格半导体： GaAs/AlGaAs 组分型、掺杂型、应变型 低k介质层间绝缘材料?  ????? 低k介质指介电常数较低的材料，多层互连中用它来取代传统的SiO2作为层间绝缘。它可在不降低布线密度的条件下，有效地减小互连电容值，使芯片工作速度加快、功耗降低。 目前最有前途和有可能应用的低?k介质是： ① 新型的掺碳氧化物，它可提高芯片内信号传输速度并降低功耗，该氧化物通过简单的双层堆叠来设置，易于制作； ②多孔Si低k?绝缘介质； ③ 黑金刚石，一种无机和有机的混合物； ④ 超薄氟化氮化物，它加上由有机层构成的隔离薄膜，使得铜扩散减少一个数量级或更多，从而增强多层互连芯片工作的可靠性。 2.3.4 钝化层材料 钝化是在不影响集成电路性能的情况下，在芯片表面覆盖一层绝缘介质薄膜，减少外界环境对集成电路的影响，使集成电路可以长期安全有效地工作。 双极型集成电路 SiO2材料 MOS集成电路 PSG（磷硅玻璃）/SiO2双层结构 优：阻挡Na＋污染，缺：腐蚀金属引线 Si3N4材料 优：解决污染和水气问题， 缺：应力大 SiOxNy复合材料 优：致密性好，应力小 2.3.5 封装材料 为了抵御外部的侵扰（包括极端温度、振动、腐蚀、污染等）保证集成电路元器件的正常工作，同时防止对其它元器件和人体的伤害，需要对元器件进行封装。 封装材料 塑料封装： 成本低 金属封装： 密封性好、电磁屏蔽，成本高 陶瓷封装： 导热性好，绝缘性好，成本低 玻璃封装： 小型电路的扁平封装 Thanks！ * 需两个动画 * * ( 2.2.7 集成电路的发展展望 目标：集成度 、可靠性 、速度 、功耗 、成本 努力方向：线宽 、晶片直径 、设计技术 1992 1995 1998 2001 2004 2007 比特/ 芯片 16 M 64 M 256 M 1 G 4 G 16 G 特征尺寸（μm） 0.5 0.35 0.25 0.18 0.12 0.07 晶片直径（mm） 200 200 200 ~ 400 200 ~ 400 200 ~ 400 200 ~ 400 美国 1992 ~ 2007 年半导体技术发展规划 美国 1997 ~ 2012 年半导体技术发展规划 1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012 比特/ 芯片 256M 1 G 2G 4 G 16 G 64 G 256 G 特征尺寸（ μm） 0.25 0.18 0.15 0.13 0.1 0.07 0.05 晶片直径（mm） 200 300 300 300 300 450 450 我国国防科工委对世界硅微电子技术发展的预测 2000 2010 2020 集成度 1 G 64 G 256 G 特征尺寸（ μm） 0.18 0.10 ~ 0.07 0.05 ~ 0.01 晶片直径（mm） 300 400 450 可以看出，专家们认为，至少在未来 10 年内，IC 的发展仍将遵循摩尔定律，即集成度每 3 年乘以 4 ，而线宽则是每 6年下降一半。 硅技术过去一直是，而且在未来的一段时期内也还将是微电子技术的主体。目前硅器件与集成电路占了2000多亿美元的半导体市场的 95 % 以上。 硅微电子技术发展的几个趋势 1、单片系统集成（SOC） 2、整硅片集成（WSI） 3、半定制电路的设计方法 4、微电子机械系统（MEMS） 5、真空微电子技术 硅技术以外的半导体微电子技术发展方向 1、GaAs 技术 电子漂移速度快（硅的5. 7倍），抗辐射能力强，