浅谈微细加工技术xx（xx学院机自1001班430205）[摘要] 特种微细加工技术已成为许多工业领域产品制造技术群中不可缺少的分支，在难切削材料、复杂型面、精细表面、低刚度零件及模具加工等领域中，已成为重要的工艺方法.目前，特种微细加工技术正处于蓬勃发展的阶段。

[关键词]特种微细加工光刻技术发展成果引言一、微细加工技术发展研究微细加工技术是集成电路(lC)工业的基础，是半导体器件研究的必要手段。

其中的lC以动态随机存储器(ORAM)为代表，具有肉眼无法看见的记忆功能结构，而半导体器件以小尺寸器件为主。

为了制备大规模集成电路(VL引)、超大规模集成电路(ULSI)和量子器件，微细加工技术正由微米、亚微米、亚半微米一直向纳米级和量子化方向发展。

除了lC技术外，液晶显示器(LCO)技术、微机械技术和光电子技术的发展同样离不开微细加工技术水平的提高。

人们越来越感到以微细加工技术为支柱的微电子技术正在成为一个国家综合国力的重要体现，成为国际竞争的焦点。

因此许多发达国家目前都加大了在微细加工技术研究方面的投资强度，以期取得微细加工技术领域的领先地位。

微细加工技术包括曝光技术(即光刻技术)、刻蚀技术、浅结掺杂技术、超薄膜形成技术等。

其中的曝光技术是微细加工技术的核心。

作者简介: xx(xx年-)；男；汉族；机械工程方向：机械制造与自动化1、国外微细加工技术在Ic方面的成就。

国外微细加工技术在IC工业方面取得了很大的成就。

表1是ORAM发展所要求达到的光刻技术水平和近年来ORAM的发展趋势。

需要特别提到的是，1991年，日本日立公司研制成功64MORAM，其加工线宽为0.3微米，芯片面积为9.74X20.28平方毫米，集成度为1.21火1护个元器件;1992年，日本富士通公司推出256MORAM，加工线宽为0.2微米，芯片面积为16火25平方毫米，集成度为5.6x1了个元器件。

由表5不难看到，国外在微细加工技术研究方面取得的进展是很快的，以致于每隔几年就能推出一代产品。

以下是生产256MORAM所需达到的微细加工技术水平:光刻0.25微米(套刻精度士0.08微米，线宽控制0.04微米)，无机且能真空处理的全干刻蚀剂技术，0.1微米以下浅结技术，低温工艺仁平坦化，全干法加工、刻蚀、清洗，CVO 铝和铜金属化，全自动化。

表52、国外微细加工技术在半导体器件研究方面的成就。

国外微细加工技术在半导体器件研究方面也取得了很大的成就。

1993年，日本东芝公司的研究开发中心研制成功门长度仅为0.04微米的n沟道MOSFE丁，并且可在室温下工作。

德仪(TI)公司在工993年也研制成功晶体管特征尺寸为0.02微米的集成电路，在该特征尺寸下，电子已经停止了粒子活动，开始转化为类似波的活动。

目煎国外研制的日EM下器件的最小栅长仅为25纳米。

另外，国外也利用高水平的微细加工技术制作出了与电子相干长度相当的纳米结构(包括量子线、量子点阵、量子点接触等)，并对其物理过程进行了广泛的研究，提出了电子波器件的可能性。

美国《物理评论》杂志指出，以量子效应为基础的电子波器件有可能成为ULsl技术的基础，并将导致未来电子学发展的一场新革命。

国外在lC工业和半导体器件研究方面所取得的成就无一不得益于微细加工技术的发展。

可以说，国外的微细加工技术正在朝着物理加工极限发展。

二、我国的微细加工技术水平我国自从1985年研制出第一块IC芯片以来，微细加工技术取得了较大的进步。

在ORAM研制方面，1986年研制成功64KDRAM，1990年研制出iM汉字ROM，其加工线宽为1.5微米，集成度为1.06Xl护个元器件。

1986年我国开始批量生产5微米技术产品，1994年开始批量生产3微米技术产品。

“八五”科技攻关项目安排了0.8微米技术，“攀登”计划安排了0.5微米基础技术研究。

预计这些安排将会使我国在未来的IC工业竞争中取得一些主动权。

但是必须清楚地看到，我国的微细加工水平与国外确实存在着较大的差距。

在同步辐射X线光刻研究方面，我国已建立了BSRF和NSRL两个同步辐射X射线光刻站。

1990年6月，成功地进行了首次同步辐射X射线光刻实验。

1993年11月，同步辐射深光刻技术(即UGA技术)取得了较大进展。

1、对微细加工的认识。

鉴于微细加工技术是IC工业发展的关键，微细加工技术的突破将会带来一场新的技术革命。

我们认为:（1）必须提高对微细加工技术研究重要性的认识，制订好提高我国微细加工技术水平的战略规划，对有全局作用的微细加工关键技术要有重点突破。

（2）加快提高我国微细加工设备的研制水平。

一代设备推出一代技术，一代技术推出一代产品，微细加工设备已成为制约微细加工技术发展水平的重要因素。

因此，研制出高精度、高度自动化的微细加工设备已成为摆在我们面前的紧要任务。

（3）加强基础技术研究。

几十年来我们在半导体器件研制和IC工业发展中一直处于较为被动的局面，一个主要的原因就是对于带有基础性的、全局性的基础技术研究缺乏足够的重视。

对于电子束光刻技术、同步辐射X线光刻技术、反应离子刻蚀技术、电子束掺杂技术以及小尺寸器件的制作技术等都重视不够。

（4）统盘全局，克服现在在微细加工技术研究方面技术力量比较分散的缺点，象抓系统工程那样抓微细加工技术研究，利用各研究单位的技术优势，联合攻关。

（5）加快微细加工技术人才的培养。

技术竞争的结果最终必然是人才的竞争，因此必须注重对微细加工技术研究人才的培养。

2、微细加工技术的原理和应用研究20 世纪80 年代以来, 微机械、微机电系统(MEMS) 这一门新兴交叉学科开始兴起, 微细加工技术作为获得微机械、微机电系统的必要手段得到了快速的发展。

微细加工技术起源于平面硅工艺, 但随着半导体器件、集成电路、微型机械等技术的发展与需求, 微细加工技术已经成为一门多学科交叉的制造系统工程和综合高新技术, 广泛应用于医疗、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、军事、汽车等领域, 给国民经济、人民生活和国防、军事等带来了深远的影响, 被列为21 世纪关键的技术之一。

微细加工技术是由瑞士公司发明的一种新型加工工艺, 在2004 年法国巴黎举办的国际表面处理展览会( SITS) 和2004 年在法国里昂举办的ALLIANCE 展览会上荣获2 项发明奖。

微细加工工艺和设备拥有国际专利保护。

3、微细加工的技术原理与分类。

微细加工技术结合了超精增亮和超精抛光两项革新技术, 能够有选择性地保留表面的微观结构, 以提高表面的摩擦和滑动性能( 表面技术) , 以机械化和自动化取代传统的手工抛光, 提高表面的美学功能。

这种微细加工技术应用于切削刀具、冲压和锻造工具, 航空、汽车、医疗器械、塑料注射模具等机械零件的表面处理,能够极大地改善零件表面的性能。

微细加工技术采用全自动方式对金属零件表面进行超精加工, 通过一种机械化学作用来清除金属零件表面上1～40μm 的材料, 实现被加工表面粗糙度达到或者好于ISO 标准的N1 级的表面质量。

微细加工技术主要应用于超精抛光和超精增亮这两个领域。

超精抛光使传统的手工抛光工艺自动化; 而超精增亮则生成新的表面拓扑结构。

微细加工技术的一个突出优点是能够赋予零件表面新的微观结构。

这些微观结构能提高零件表面对特定应用功能的适应性。

如减小摩擦和机械差异、提高抗磨损性能、改善涂镀前后表面的沉积性能等。

总的说来, 超精增亮可去除次级微观粗糙表面, 次级粗糙表面的厚度在0～20μm 之间, 位于零件表面初级微观粗糙面的峰尖之间。

而超精抛光则部分或整体去除初级微观粗糙表面, 其值在10～40μm 之间, 当然这取决于零件材料表面的初始状态。

微细加工与常规尺寸加工的激励特点区别主要体现在:（1）加工精度的表示方法不同。

一般尺度加工精度常用相对精度表示, 微细加工精度用尺寸的绝对值来表示, 并引入了加工单位的概念。

（2）加工机理存在很大的差异。

由于微细加工中加工单位的极小化而产生了微动力学、微流体力学、微热力学等方面的微观机理, 常规的加工方法及理论已不适用。

（3）加工特征明显不同。

在机电产品中, 一般常规加工都是以尺寸、形状、位置精度为特征, 而微细加工多以分离或结核原子、分子为特征。

目前, 国际上微细加工技术的研究与发展, 主要形成了以美国为代表的硅基MEMS 技术, 以德国为代表的LICA 技术和以日本为代表的传统加工方法的微细化等主要流派, 他们的研究与应用情况代表了国际微细加工的水平和发展方向。

由于微机械和微细加工零件尺寸或加工尺度的微小化, 许多宏观状态下的物理量和机械量在加工过程中都将发生很大的变化, 并在微观状态下呈现出特有的规律, 因而涉及到了与常规理论不同的微机械学、微电子学、微光学和分子装配技术等多种理论学说。

在各种微观理论学说的基础上, 发展起了各种各样的现代技术。

依据微细加工中加工机理的不同, 可以将微细加工技术分为以下四类:(1) 分离加工—将材料的某一部分分离出去的加工方式, 如切削、分解、刻蚀、蒸发、溅射、破碎等。

(2) 结合加工—同种和不同种材料的附加或相互结合的加工方式, 如蒸馏、沉淀、生长、渗入、黏结等。

(3) 变形加工—使材料形状发生改变的加工方式,如塑性变形加工、流体变形加工等。

(4) 材料处理或改性。

三、微细加工技术发展前景与展望自1958年美国首先研制成功集成电路起，1963年MoS场效应晶体管研制成功，1964年出现PMOS集成电路，1971年以来相继推出了4K、16K、256K、IM、4M、16M、64M、256M 和lG的DRAM(动态存贮器)，并形成规模生产。

从集成电路制作技术的发展历史可以看出，到目前为止，国际上集成电路芯片的发展基本上还是遵循摩尔定律和等比例缩小规律，即每隔3年集成度增加4倍，因硅电子器件随着其特征尺寸的缩小，工作速度将会增加，功耗将会降低，其特征尺寸随之相应缩小30 ，同时引发了一系列微细加工技术“极限”问题，见表1。

1、延伸“极限"束缚的技术。

微电子技术的发展与进步主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件特征尺寸的“极限”获得一次次突破，从而使集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到改善，然而特征尺寸的不断缩小，使得集成电路的微细加工技术不断受到物理学“极限”的困扰，同时对工艺中所采用的材料、介质以及超微细加工技术、各种掺杂技术、金属化及多层金属互连技术水平的要求也越来越高。

2、微细加工的基本流程。

以硅为衬底的微细加工技术实际就是实现图形转移整个过程中的处理技术，一般的微细加工过程包括基片预处理、光刻、掺杂、腐蚀、互连线制作等基本流程。

将预处理后的基片通过多次光刻技术、腐蚀技术，把电路图形永久地保留在硅片上，同时采用一定的掺杂技术，在硅片上形成满足IC设计要求的半导体结构。