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车辆工程技术72 机械电子微电子制造科学原理与工程技术董晨阳（中国计量大学,杭州 310018）摘 要：本文介绍了微电子制造的科学原理与工程技术。
微电子制造技术涵盖了集成电路制造所涉及到的多数单项工艺，囊括了反应离子刻蚀、离子注入以及等离子体等。
而对于每一种单项工艺，详细的介绍了其化学和物理原理，对用于集成电路制造的工艺设备业也进行了一定的描述。
其中对于一些先进技术也有详细的介绍，比如快速热处理丁浩分子束外延和有机化学沉淀等，在此基础上，还介绍了一系列常见的集成电路工艺技术，比如双极型技术和砷化镓技术，对于微电子制造的新兴领域即使微机械电子系统和工艺也有涉及。
微电子制造科学原理与工程技术一书是高等学校本科生的教科书，供相关专业人士参考。
关键词：微电子制造；科学原理；工程技术0 引言 在上世纪60年代，电子学领域诞生了一个新的分支，即是关于研究如何利用固体内部的微观特征和一些特殊工艺，在一小块半导体材料中制作出极多的元件，进而在一个细小的面积之内制造出一个极其复杂的电子系统，该电子系统就是微系统电子学。
微电子学中的各项工艺技术有一个统称，就是微电子技术，该领域最主要的应用就是集成电路。
集成电路现如今已经经历了包括小规模、中规模在内的四大发展阶段。
1 微电子材料和应用 微电子材料会根据形态而分成两大部分，一部分是晶圆片，另外一部分是薄膜，而不管微电子材料是晶圆片还是薄膜，都可以处在单晶、多晶或者不定的一种形态。
在晶圆片中，硅和锗是两种最为主要的构成材料，世界上的第一个晶体管就是利用锗制造，但是由于锗的熔点只有937摄氏度，导致其受到温度的制约，限制了高温工艺的发展，且在锗的表面会缺少因为自然氧化而形成的氧化膜而出现漏电的情况，这两种物理特性导致锗形成的微电子材料应用不够广泛。
而基于硅制造出的材料就具备一些显著优点。
除去上述两者之外，晶圆片还可以是碳化硅、蓝宝石或者玻璃等。
而薄膜也可以分为两大类，单元素薄膜，比如有单硅和铜等，以及化合物薄膜，比如氧化硅和氮化硅等。
MEMS1、导论: MEMS（微型电子机械系统）●定义：MEMS是由微加工技术制备，特征结构在微米尺度（1um~0.1mm范围）的，集成有微传感器、微致动器、微电子信号处理与控制电路等部件的微型系统。
／其中微传感器获取外部信息，微电子信号处理与控制电路处理信息并作出决策，微致动器执行决策。
●MEMS的特点：MEMS 系统和器件的尺寸十分微小，通常在微米量级，微小的尺寸不仅使得MEMS能够工作在一些常规机电系统无法介入的微小空间场合，而且还意味着系统具有微小的质量和消耗，微小的结构尺寸通常还为MEMS器件带来更高的灵敏度和更好的动态特性。
80%以上的MEMS采用硅微工艺进行制作，使其具有大批量生产模式，制造成本因而得以大大降低。
于单一芯片内实现机电集成也是MEMS独有的特点。
单片集成系统能够避免杂合系统中由各种连接所带来的电路寄生效应，因此可以达到更高的性能并更加可靠。
单片集成更有利于节约成本。
组件装配特别困难，目前许多MEMS都是设计成不需装配或者具有自装配功能的系统。
MEMS构件的加工绝对误差虽然很小，但其相对误差较大。
MEMS硅微加工所使用的材料较为单一，三维加工能力明显不足。
MEMS的应用：信息技术领域；生物与医疗领域；国防领域；能源领域。
2、MEMS器件与结构：常用的力学量和电量的转换机理包括：压阻效应、电磁、静电等。
压阻效应是指固体的电阻与其体内应力分布相关的现象。
硅材料很合适制作压阻效应传感器。
压电效应是指压电晶体受力时其两端会产生电位差，同样，当在压电晶体两端施加压力时，晶体会产生伸缩变化。
传感器和致动器都可以采用。
力学传感器采用压阻效应的最多，例如硅微压力传感器和加速度传感器，压敏电阻采用掺杂工艺实现。
力学致动器的目的是将电量转换为力学量，或者说是要把电量转换成机械能。
常采用静电和压电效应。
静电致动的好处是理论成熟，对结构材料无特殊要求，因而工艺相对简单，而且工作频率高，功耗低，其主要缺点在于其具有明显的非线性，需高压驱动且力量较小。
《微电子技术及应用》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101123课程名称（中/英文）：微电子技术及应用/Microelectronics Technology and Applications 课程类别：专业选修课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：材料成型及控制工程适用对象：本科先修课程：、半导体器件电子学、半导体物理、集成电路制造技术教学环境：计算机（多媒体）开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介（课程任务与目的、对接培养的岗位能力，300字左右。
）1.课程任务与目的本课程是材料成型及控制工程专业的专业选修课程之一。
主要讲述半导体器件以及集成电路的工艺原理与加工过程。
通过该课程的学习，使学生对制造半导体器件的基本工艺原理和工艺加工步骤有比较全面、系统的认识；同时，对集成电路的制造加工有基本的了解与掌握，培养学生分析和解决半导体工艺基础问题的能力。
这门课为学生后续专业课程的学习和进一步获取有关专业知识奠定必要的理论基础。
2.对接培养的岗位能力通过本课程学习使学生从事实际工作提供一定的实践动手能力，培养学生提出问题和分析问题的能力，使学生理论联系实际的能力有所提高和发展，开阔学生的眼界、启迪并激发学生的探索和创新精神，更深层次的提升其研究素质，为将来把基础理论与半导体技术最新需求相结合提高工作能力做好储备。
三、课程教学目标按照本专业培养方案的毕业要求，参照培养方案中毕业要求与课程的支撑关系矩阵表，阐述本课程所承载的知识、能力和素质培养的具体要求，课程教学目标支撑毕业要求的达成，一般4条左右。
1. 通过本课程的学习，学生应对制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤有清晰、全面的认识；了解微电子技术及其发展趋势和应用。
2. 通过本课程的学习，学生应具有通过网络搜索、文献检索、资料查询获取知识的能力；养成终身学习的意识和习惯；具有综合运用微电子技术的科学理论与技术分析并解决工程实际问题的能力。
离子刻蚀原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述离子刻蚀是一种常用的微纳加工技术，通过利用离子束对材料表面进行加工，实现对微纳结构的刻蚀和改变。
离子刻蚀技术广泛应用于半导体制造、光学元件制备、微纳电子器件制备等领域。
离子刻蚀的基本原理是将离子束照射到材料表面，利用离子的冲击力和能量将表面原子或分子击出，从而改变材料表面的形貌和化学组成。
离子束经过加速、准直和聚焦等处理后，可以形成高速的、具有一定能量的离子束。
这些离子束照射到材料表面时会发生核反应、电离、弹性散射等过程，从而引起材料表面的刻蚀。
离子刻蚀技术在半导体制造中起着重要作用。
例如，在集成电路制造中，需要通过离子刻蚀来形成晶体管、金属导线、电容器等微纳结构。
离子刻蚀技术还可以用于制备光学器件，如光纤、激光器等。
此外，离子刻蚀技术还可以用于制备微纳电子器件、生物芯片等。
离子刻蚀技术具有高加工精度、可控性强、加工速度快等优点。
通过调节离子束的能量、束流密度、照射时间等参数，可以实现对材料表面的精确加工。
然而，离子刻蚀也存在一些问题，例如在刻蚀过程中可能出现侧向腐蚀、粗糙度增加等现象，需要进一步的研究和改进。
综上所述，离子刻蚀是一种重要的微纳加工技术，具有广泛的应用领域和潜力。
随着科技的不断进步和发展，离子刻蚀技术将继续得到改进和完善，为微纳加工领域的发展提供更多可能性。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分主要介绍了本篇长文的组织结构和各个章节的内容概述。
本文主要分为以下几个章节：1. 引言：通过本章节，我们将会对离子刻蚀的基本概念作出简要阐述，并介绍本篇长文的整体结构和目的。
2. 正文：本章节将详细介绍离子刻蚀的基本原理，包括离子刻蚀的定义、刻蚀机制、刻蚀设备等内容。
同时，我们还将探讨离子刻蚀在不同领域中的应用，如半导体加工、纳米技术等。
3. 结论：在本章节中，我们将对离子刻蚀的基本原理进行总结，概括归纳其优势和局限性，并对离子刻蚀的未来发展进行展望，提出一些可能的研究方向和应用前景。
