【前沿课堂】浅谈从半导体器件制备到测量

杨黄林：半导体前道量测检测浅谈——微纳材料与器件

目录
    ●    半导体先进制程
    ●    新一代存储器：自旋电子学
    ●    磁光测量：MTJ磁畴态检测
    ●    3D成像显微镜：器件关键尺寸测量

 

01 半导体先进制程 Advanced Semiconductor Processing

 

1.重要历史事件

 

 

1947年，第一个点接触式的晶体管；
获1956年诺贝尔物理奖；
▻    成为电子现代工业的基础
▻    预示着微电子学的诞生

1958年，Kilby，第一块集成电路；
获2000年诺贝尔物理学奖；
▻    集成电路的思想

1959年，Noyce；
在Si衬底制备了真正的集成电路；
▻    平面加工工艺光刻的发明

 

 

2.器件结构发展

 

02 新一代存储器：自旋电子学 Next Generation Memory: Spintronics

新一代存储器：高速、低功耗、非易失性

 

托托科技—设备布局

 

 

03 磁光测量：MTJ磁畴态检测 Magneto-optical measurement: MTJ magnetic domain state detection

 

应用案例

 

 

04 3D成像显微镜：器件关键尺寸测量3D imaging microscopy: device critical dimension measurement

 

线宽

 

间距、圆角

 

翘曲、形变

 

形貌、粗糙度

 

技术线路对比

 

图例：6种测量模式的实测数据

 

图例：微纳结构的3D实测数据

 

 

严振中：微纳材料与器件的加工

目录
    ●    背景介绍
    ●    托托科技光刻机
    ●    3D光刻设备

 

 

01背景介绍 Background

光刻是将掩膜版上的图形转移到涂有光致抗蚀剂（或称光刻胶）的衬底上，通过一系列生产步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移技术。

光刻是复制微细图形的最有效手段之一，是制作超大规模集成电路芯片的核心技术。

光刻机的重要性

 

 

摩尔定律：集成电路上可容纳的元器件的数，每隔18个月就会增加一倍。这意味着每隔18个月，为了实现芯片性能提升一倍以上，芯片的制程就会缩小至少一倍。

光刻机被业界授予“超精密制造技术皇冠上的明珠”称号，它是制造芯片所需要的核心机器设备。

 

图 光刻设备类型概览 ↑

 

02 托托科技光刻样品展示 Tuotuo Technology Lithography Sample Display

2D光刻结果展示

非常规光刻设备&光刻工艺

 

手套箱中的光刻设备 无水、无氧

异性衬底光刻：钻石切面（平面直径30μm）

2. 5D 灰度光刻

 

十二生肖

03 3D刻 3D lithography

 

3D打印是制造业的代表性颠覆性技术，实现了制造从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，具有重大价值。以个性化定制对接海量用户，以智能制造满足更广阔市场需求，以绿色生产赢得可持续发展未来。

借助3D打印设备，无须原胚和模具，直接根据计算机图形数据，通过“增材制造”方式几乎可生成任何形状的实物，重量超轻且性能稳定。

 

微弹簧结构
整体尺寸：6mm×6mm×0.76mm

 

微流控芯片
整体尺寸：15mm×7mm×4mm
最小孔道直径：0.1mm
最大壁厚 ：0.6mm

 

陶瓷环梁结构
整体尺寸：4mm×4mm×3.77mm
最小精度：50μm

 

陶瓷蜂窝结构
整体尺寸：3mm×3mm×1mm
最小壁厚：0.05mm
最小孔径：0.2mm

 

微球阵列
整体尺寸：7mm×7mm×2.9mm
单个微球直径：2mm

 

纤维素链
整体尺寸：11.7mm x 11.5mm x 3.2mm

 

LV包包
整体尺寸：2.8mm×0.9mm×2.5mm