第26卷第Vol6o期6微电子技术肠NMIQ刚卫亚卫C口盯NICTECHNOLOGY总第142期1卯8年12月“微电子技术李发达,展趋势(上海市电子仪表科技情报研究所上海2X(X)301引言微电子技术,基于其重要的战略地位,工业发达国家和后起发展中国家和地区都视之为技术的制高点而拼力争夺,从而导致其持续高速发展。展望未来,传统领域的新推进或新突破仍将出现,一些新领域的研究开发也将取得重大进展。2深亚微米技术的突破目前,Zonrx晶圆片、035哪技术已达到批量生产能力,使这种技术的61Mb-23MbDRAM已成为存储器市场上的主流产品。为了适应技术发展和市场需要,业界近年主要致力于深亚微米(主要是025脚和081脚)技术的开发,采用这种技术的256MbDRAM和1hGDRAM已取得可喜的进展,并正向生产阶段过渡。据分析,1998,年开始025脚技术将在较多的生产线上应用,而081脚技术也可望于199年投人生产。3大尺寸晶片技术的突破为了适应高集成度和大容量产品的发`编辑部收稿口期:198一11一1展,开发和应用大尺寸晶片已势在必行。经过近几年的努力,30~技术的研究工作已取得重大进展,目前正进人生产技术的开发和批量生产线的建设。据美国SEMI预测,从198年开始到12世纪初,将陆续建成30~技术的生产线(含引导线)可能超过30条,基本实现从2X)(~技术向3的nrm技术的过渡。与此同时,对更大尺寸晶片技术的研究开发工作也在进行。19%年日本通产省的基础技术研究促进中心与7家主要的日本硅材料生产厂商联合成立了超大型硅研究所(551),实施为期5年的4X)(~硅晶体关键技术的研究开发计划,预定2001年达到目标值,包括直径为4以)~,重量40kg的单晶和镜面晶片。全球IC产业预计2仪刃年以后步人30~晶片时代,目前由美国SEMATECH领导的“3101”(玩temtaionla30ti*:~nIita-)成员计有IBM、Intel、AMD、加eentTeehnoolgies(AT&T)、Motoorla、皿、hPilips、Sieemns、SGS一Thon、、amsung、比及H扣ndai等31smo飞MCS家厂商组成,共同制定30~晶片的标准化及相关的仪器设备。2微~电子一一技.术创-一--一美会系员-一叫一..-~肉~一一美国h一B-一表l130~--Mot~一一一晶片发展动向-o一A劲DBIM,nIetl1刀cetnro一Fjui-tsl巧,一一~.日系SEU刃下tus,比at坛cMatiah竹stuMishbliNEC0心一s欧洲一PI汕p%S一叨幻亚太间成立时间经费1哭巧一H”山dia7比San~访sieenlSn致川yo,Sha印,〕NY予芜hibagnuc仆Mc1空魏j2US2D6M(18个月)3X(知从n晶片管芯大幅增加20n川llX(xUS3D50M(5年)20llun#管芯数(万只)12b川1只巧伽妞112X(玩叻42571引I坛”n’84阮而eonduetoraedgs玩jn别g飞锐1川哈e43030~~、晶片关键技术晶片的年代,其先天的不足长0,如腐蚀。,、清洗处理时间较,安全性稍差等产业专家提到将进入:81Mb脚技转入、全干法等离子技术(al术蚀统4,届时D】认M的存储容量由256,一勿plIGb、其相关的关键技术有淀积扩散、微细光刻腐大的允许空间~tce,nholo留)晶片制作获取较宽,由于缩短了制作时间,。提升离子注人及晶片洁净系:了小型图形结构的清洗能力底层空间及节省初期投资等,同时也缩小了故全干法等离。现简略介绍如下1微细光刻晶片制作中,子腐蚀技术在未来的晶片制作上将扮演举足微细光刻技术的优劣决定在下一代的制作上,轻重的角色尤其是低于3005,脚的微细条生产线上的成败;,当线与晶片直径增至优点4~18时更加显示出其宽微缩到一点时化后的图型特征目前看来,可见光可能无法辨别小型。。3淀积在025X光微细光刻技术将是解决X光源的成本,脚及0脚,制作中,溅射工艺方案;所需顾虑的是光源可分成柔性31一这些08将采用化学气相淀积设备(CVD)及物理物理气相淀积设备X光,其波长为-(PVD)、然而匹配30,nul2田n)其他方面则是要求光学照明技m。,O;紫外光及激光或真空紫外光(05~主。晶片所用的淀积设备制造成本却很昂贵要是高密度等离子淀积在30,腐蚀的难度很高术04去结合相移掩模与光刻胶技术以达到182脚的制作要求腐蚀。~晶片厂。umae)垂直高温炉管(fcs将不再流行44扩散与离子注入百万电子伏特高能离子注人机用于特大;目前的等离子刻蚀系统可以实验室生产01脚线宽的圆形结构,,而由于大多数腐蚀型集成电路预淀积工序作中,刊11晶片制在3(X为,都强调干法腐蚀技术过,但湿法腐蚀在30。~不离子注人机有产出率的问题;,故必须晶片的许多制作上还是有一些效益的加以分开离子注人与扩散是用以明白确认大多数扩散是用离子注湿法刻蚀在大尺寸的晶片制作上还是有连结材料是否可行第6期李30达:微电子技术发展趋势人来完成r(俪甲itn,~晶片的年代势必要跟着发下(2)工艺技术提升至(如、CMOS052展新的离子注人机与更小的晶片图形复印),,脚以018以达到精密的需求;同时每个-脚等)。(3)初期定位在生产D12[/I8Mb/256MbbcC制造商只要能把每枚晶片的成本降2I550美元、由此与光刻相关联的扩散、RMA嵌人式DRAM。、微处理器及其他高n-微细附加值的产品上glew光刻本了腐蚀及曝光步进等工艺都随着降低成30S(4)采用高生产力的单晶片多室(iaJFe:。Mulit。一chlanerb)设备,可有效降低一采用(l)降低3%片降低~:晶片与2田~,晶片相比,营运成本有以下几点特点(5)比2的mn厂的楼高r采用301520m;晶片与2印~,晶片相比,~晶运送全部自动化。晶片制作存储器IC。使管芯的制造成本可(6)作由光刻技术方面,018。制造逻辑元件则可比2X)(40%的成本~脚以下的制i线光源替换成ArF激光表2IC公司C公司投资30台湾I投资金额闷仪艾)~晶片厂的规划预定厂址址台南科学园区区台南科学园区台南科学园区台南科学园区区新竹科学园区及台南科学园区(台币)3X(玩川】晶片厂厂5座5座2电台积电亿元元亿元元亿元元亿元元亿元另加一座2X)(另加一座另加一座联华德旺电50汉)亿元元1以】)邦基宏座~2田~2X)~(,晶片厂厂晶片厂厂晶片厂厂2X(X)2X(X)1《X洲)3座3一新竹科学园区先建第一座座座3X)(nu刀4晶片厂3座引X)后继在南科科晶片厂。茂矽1座建2一~南亚台南科学园区10以)亿元元晶片该厂将建线,4个卫刀~生产产林口工五工业区另外自建供电厂一座以防断电。,三座厂生产2X(b(知阴1n及3Xu5产品高性能化和多样化是技IGDRAM已开发成功。1997年ISCC会议,术发展方向产品高性能,上,NEC公司公布了4CDARM的最新成果标志着半导体存储器技术又登上一个新的台其一表现在容量;。、集成度阶。它采用了0巧,和速度性能的迅速提高电压性能的明显改善其二是功耗和工作、娜微细加工技术一,集成。4亿个元器件工作电压仅为225V,最近该公司进一步开发012半导体存储器正继续围绕大容量度和低电压工作的方向不断推进DRAM。高密M脚技术,使存储除工艺单元面积再度缩小MUP。近年来为了适应,6现今1,高速化和多媒体应用的需要,成为市场的主流产品,,麟M产品已开256M和方面进行改进外还开发了同步DRAM,始进入市场需求量正日益增长(SDARM)等一些新的结构技术使其速度4微性能可与SRAM相当。微处理器(MPU)是主要的微机CI,也是近年CI产品技术与市场竞争的焦点。随着系统性能要求的提高,开发高性能MPU是必然的发展趋势,尤其是高速度已成为发展的重点。197年SISCC会议上,DEC和xEpoenn公司发布的Alpha和POwerPC成果,其时钟速率已达到以洲〕MHz和53MHz,这是MUP速度性能最新的进展,韩国三星最近宣称,1998年将推出750MzH的新一代lA-phaMPU,届时MpU的速度性能又推向一个新的水平。此外,“奔腾n”的推出和Mecred芯片的开发又是一个引人注目的新动向。“奔腾1”是nIlet公司近两年推出的MPU系列的最新成果,又是该公司至今速度最快的产品,集成晶体管70万个。Meoed是该公司正在研究开发的一种新型芯片,它融合了RISC和CISC技术。据称,其功能十分强大,主频可达IGHz,集成晶体管数将达到2X(刃一5(X)万个。有人预言,Mereed的开发将使计算机工业再次出现大的革命。产品多样化是增强市场竞争能力,适应市场不断发展需要的重要途径。所以许多企业都十分重视新品的开发和多品种经营。近几年来,IC技术和市场竞争激烈,DRAM价格急速下跌,这种趋势更突出,因而在微电子产品市场上出现新的热点。如闪速存储器(FLASH)和铁电存储器(FARM)可望成为非易失性存储器新的增长点。尤其FLASH近年发展很快,现今已批量生产麟M产品,526M产品正在开发中,由于它的性能十分优异,可能逐步取代EPRoM和EEPROM等传统的非易失性存储器。Inetl公司将把它列为仅次于MPU的第二位拳头产品。此外,ASIC领域的Fl〕CA/PLD,模拟IC领域的通信电路等近年发展也比较活跃,在19%年半导体市场大滑坡、大部分Cl产品都呈负增长的情况下,这些产品仍保持发展的势电子技术头,其中FLASH形势最好。6多功能化是微电子技术发展的必然趋势随着电子设备与电子系统的发展,特别是网络技术和多媒体技术的发展,传统的芯片在速度和功能上已不能完全满足需要,所以,除提高速度性能外,实现单片上多功能化也是势在必行。多媒体芯片和片上系统(soC)的开发正是实现此目标的重要途径,也是这种技术发展趋势的反映。从195年开始,众多的美国公司就涉足于多媒体芯片的设计和开发,有些公司把多媒体的设计融人传统的MUP芯片设计中,有的公司则开发独立的多媒体芯片。发展迹象表明,具有较强的语音、三维图形、通信和图像处理能力的新型多媒体芯片将是未来芯片的主流。被喻为21世纪重要技术之一的osC近年已引起世界的普遍关注,并已成为CI技术发展的一个重要方向。特别是ASCI技术的进步,为SOC的实现和发展提供了技术条件。196年美国n公司用自己开发的iTemnlie技术(081脚)制出集成DSP、MCU、DARM、SARM、凡二ASH和ORM等多功能芯片的SOC。从发展来看,SOC今后将呈快速增长的态势。冲微电子技术今后发展趋向在本世纪末到下世纪初的十多年中,微电子技术仍将围绕大容量、高速度、高密度、高频率、低功耗,以及多功能方向继续发展。半导体存储器领域,以DARM为代表,目前市场的主流是16M、麟M产量也迅速增加,1998年将成倍增长。预计256M和IG产品将于2《拟〕年前后大量进人市场,4G产品将在205年前后投放市场,而麟GDARM可望于2010年面市。第6期李达:微电子技术发展趋势微处理器领域2田一,目前市场大批量的是,线、准分子激光等超微细图形曝光技术和化30MZH,产品最高水平为50,-合物半导体的超薄层外延等将成为今后几十年的主要工艺技术而获得较大的发展及更广泛的应用,台以〕M珑(X)年将提高到IGZ预计2XH1《X洲)每片。集成晶体管也将从现今的约到2以X)一万个提高先进的集群式全自动化智能化综。,5(XX)万个,有人预测可达上亿个,I制造设备合加工系统将成为新一代的C门阵列是02snASC的一种主要产品I10目前,在传统的微电子技术持续发展的同时的深人而相继出现。集成门数已超过,万门,门延时已达新的领域也将随着技术的进步以及理论研究据预测,,《(刃年将可提高到1】X〕万门预计2X基于纳米基于真空电门延时将为0Isn以下,使之可实现多种数,(un)级尺度加工的纳米技术r的真空微电子技术,据的高速处理现今。子器件电子输运原理和半导体微细加工技术,C最小设计线宽I批量生产的0以及通过半导体微细加已达到0250脚,研究成果已提高到,81-工技术和特殊的工艺在半导体芯片上制造微型或超微型机械部件的微电子机械系统2世纪的新型微(MEMS)技术将成为面向1电子技术。,脚的水平预计2仪刃年013脚技术将在生产上广泛应用年将提高到01脚甚至0价脚130,川斌8矛1到2r0o的水平。,随着纳米技术的发展基于量子。而晶片尺寸,到2仪幻年硅IC生产线将全面30C将成效应的单电子器件和高密度的量子I为今后半导体器件一个新的发展方向电子科学和生物科学结合的产物从2(X)又将转向粼刃ml技术~转向~技术。,2的5一0年012作为为了适应技术的发展极限紫外,X射片的研究开发也将取得明显进展—。生物芯制作片上系统SGS一(soe)用015卜mCMoS工艺“汤姆逊微电子发表片上系统用0巧脚(有效栅长)cMoS工艺。开发第一阶段已完成9918年第四季度开始预定采用本工艺制作的制品“。—7”HCMOS一8”本公司一1997年已完成“HCMoS7”。一7”02脚CMOS工艺研究开发,。本次发表的一“HCMoS’8是发展了此,HCMoS。一在02脚时代意欲用采用““HCMOS的产品开拓市场并开始制作试制品由此,计划在198年中期。,开始批量生产将采用,HCMOS一7”工艺的巧I作为通信器。,材和面向“PC应用的SOC一HCMOS7”由于采用了DUV光刻一所以实现了6层金属布线。为此芯片尺寸的缩小及表层部位沟道绝缘提高了有效面积的图形密度同时后,,“HCMOS’7也可达到巧I低功耗,。它目前主要以工作电压25V为对象、。但今在某些推进低压化时。需开发IV驱动低功率器件预计1998年二季度开始看样定货此(兴)类器件
