國際半導體技術(shù)大會光刻與圖形化邀報告csticsemicon

Micro-Lithography,ElectronBeamLithographyandStandardizationTechnologyinChina中國微光刻、電子束光刻及標準化技術(shù)的進展Iamsorry!Englishnogood,allowmetoreportinChineese.

對不起！英語不行，請允許我用漢語匯報。由于時間關系，這里只能向大家匯報一下有關我和研究生們及國內(nèi)同行的同事們有關微光刻、電子束光刻和標準化技術(shù)方面的工作進展情況的提綱。望會后多交流，也歡迎有感興趣的同事們參加我們“微光刻分技術(shù)委員會”。IMECASMicro-Lithography,ElectronBeamLithographyandStandardizationTechnologyinChina

中國微光刻、電子束光刻及標準化技術(shù)的進展ChenBaoqin

(陳寶欽)

InstituteofMicroelectronics,ChineseAcademyofSciences，Beijing,100029

中國科學院微電子研究13661034296；chenbq@IMECAS微光刻與電子束光刻技術(shù)Micro-LithographyandE-BeamLithographyTechnologies中國科學院微電子研究所微細加工與納米技術(shù)研究室電子束光刻技術(shù)實驗室趙珉?yún)氰跚僦煨Я⑹符惸壤詈Ａ炼庞疃U于明巖柳江李金儒湯耀科薛麗君王德強任黎明胡勇石莎莉王云翔龍世兵陸晶楊清華張立輝范東升牛潔斌李新濤徐秋霞謝常青劉明段輝高陳寶欽IMECA13661034296；chenbq@;百度云：《中國科學院微電子研究所陳寶欽》專集本講座同時兼顧給同學們談談人生感言：如何做事，如何做人，然后如何做學問。

雖然就這十來個字，我們整整干了四十多年，我這一輩子就干兩件事，一是微光刻，二是微納米加工，或者說一是光掩模制造，二是電子束光刻，也就是從微米到納米。既有一些比較漂亮的工作，也有不少剛剛涉足的領域，有我們和我們的研究生們這些年中努力的成果，還有我們正在開展的研究工作。本講座的相應文字內(nèi)容（約八萬字）已作為基金委組織編寫“半導體科學與技術(shù)”一書的第九章，由科學出版社出版。并于《微納電子技術(shù)》2011年第1、2、6期“技術(shù)論壇”中做了有關新進展的綜述，供參考。本講座的內(nèi)容隨著時間的推移，也會在不斷地更新、拓展中，謝謝大家關注。

(本報告已先后在北京大學等幾十所高等院校和科研院所研究生做過講座，有興趣也可以在網(wǎng)上百度或者Google“微光刻與微納米加工技術(shù)；電子束光刻技術(shù)；中國科學院微電子研究所；陳寶欽”了解情況。我的學生還在新浪博客上發(fā)現(xiàn)我有一位“粉絲”叫“濤聲依舊”發(fā)表“聽陳寶欽老師的講座有感”，我現(xiàn)在還不知道這位同學是哪一位？謝謝您！)。/2493096786/main歡迎進入陳寶欽QQ空間念往昔，張張數(shù)碼留情；望今朝，QQ同窗情深。/pcloud/album歡迎進入陳寶欽百度云共享平臺《中國科學院微電子研究所陳寶欽》專集四十年前后五十載結(jié)緣七十季春秋19491955195819601966196819701985200320072014出生農(nóng)民小學初中高中北京大學物理系半導體3174中國科學院半導體研究所微電子中心微電子所退休發(fā)揮余熱晶體管誕生集成電路誕生半導體專門化SSIMSILSI1K4KVLSI16K64K1M超大ULSI特大GLSI巨大第一個礦石收音機100um10um1um0.5um0.35nm0.18um90nm22nm10nm5nm

手工手術(shù)刀顯微鏡照相機1”勞動牌超微粒干版2”手搖半自動鉻版4”計算機輔助電子束制版直寫8nm。-2nm電子束斑18”無掩模傳承沉淀責任堅持前輩奉獻精神敬業(yè)負責擔當毅力信心不懈積累厚重人生學工-做過一種最髒工作的經(jīng)歷學農(nóng)-做過一種最苦工作的經(jīng)歷學兵–做過一種最累工作的經(jīng)歷干了一輩子最有意思的工作：微電子、微光刻、微納米加工從微米到納米、從光學到電子束、從指導學生到科普教育1963年與環(huán)衛(wèi)工人勞動模范時傳祥一塊背糞便的照片社會分工有不同，一個人能力有大小，只要咱們腳踏實地地努力搞好本職工作，就會對國家有貢獻，就會成為社會有用的人才。做好每一件簡單的事，就是不簡單；做好每一件平凡的事，就是不平凡。

北京青年報劉少奇主席對掏糞工人時傳祥說：“我們只是分工不同，都是為人民服務”1963-1964年與環(huán)衛(wèi)工人勞動模范時傳祥一塊背糞便的片每周末從北京大學歩行三小時到北京龍?zhí)逗?；冬天失手整個糞桶從頭上澆下來，糞車鐵搖棒把兩個門牙打斷。學工做過一種最髒工作的經(jīng)歷當年溜石港大隊手繪地圖與現(xiàn)在衛(wèi)星地圖的對照鰲魚口子大場后溝道溝營城墨懷玉天湖三百里溝鷹頭溝東北臺西北臺南北臺青林溝北嶺溝水澗切臺窩峪梁北窩峪溝麻地西地城子南洼土星溝土星口坑石港沙嶺溝北崎嶺手繪溜石港大隊管轄的山地范圍手繪溜石港大隊農(nóng)民住宅分布圖手繪溜石港三隊農(nóng)民住宅分布圖在這里吃了半年楊樹葉；生白面和白糖太好吃了；為村蓄水池冰層下堵漏；雪天山上背石頭是險情。96斤±2斤/35年學農(nóng)做過一種最苦工作的經(jīng)歷1968-1969東北海城3174部隊農(nóng)場勞動鍛煉的照片在這里住的是土坯房；白手起家；自己養(yǎng)豬種菜，吃的是三米飯；背的水稻超體重兩倍；還負責放牛、補鞋、針灸，用補鞋線補腳后跟；冬天刨糞坑；心肝肺都出過毛病。學兵做過一種最累工作的經(jīng)歷正如孔子所說：苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身。現(xiàn)在反而沒感覺的是苦髒累，而感到的是一生非常充實，是我的人生財富。1968197119741977198019831986

19891992199519982001200420072010201320161968197119741977198019831986

198919921995199820012004200720102013201616K1M16M1G16G

436nmE線+G線10-2.0um自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板+鉻板436nmE線+G線2.0--0.5umGCA3600+3696+ASML1500投影光刻248nmKrF0.5--0.13umJBX5000LS

電子束光刻

193nmKrF90--45umPSM+OPC+OAIMEBES4700S電子束光刻工藝特征尺寸芯片集成度

1×1012256×10964×10916×1094×1091×109256×10664×10616×1064×1061×106256×10364×10316×1034×1031×103546nmE線--10um半自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板8.0um5.0um3.0um2.0um1.3um0.8um0.5um0.35um0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm32nm22nm1986年最細線寬0.5um◆1995年最細線寬0.18um◆◆2004年最細線寬22～50nm1980年最細線寬1.0um◆盡管設備條件落后，但我們的微納加工技術(shù)的研發(fā)始終緊緊咬住國際先進水平不松口移相掩模研究達0.18～0.2um◆3〞4〞6〞12〞12〞8〞6〞5〞4〞3〞◆5〞8〞365nmI線0.08--0.28umASML5000投影光刻+電子束制版◆◆60年北京大學物理系、半導體專門化；66年畢業(yè)；68年中國科學院半導體所JBX6300FS100Kev納米電子束直寫

193nmKrF32--22um浸沒透鏡Immersion兩次成像Double-Patterning干了一輩子很有意思的工作70年電子束蒸發(fā)鍍鉻、鉻板超微粒干板制備、顯微鏡、照相機、手工76年采用半自動精縮機研制2微米1024位大規(guī)模IC掩模版80年采用自動精縮機研制1微米4096位大規(guī)模IC掩模版86年采用GCA研制0.5微米16K-64K超大規(guī)模版87年移相掩模實現(xiàn)0.18-2.0微米曝光實驗95年6AII+投影光刻0.18微米電路2000年研制成功70nmCMOS2001年研制成功50nmCMOS2002年研制成功30nmCMOS2004年研制成功22nmCMOS2008年實現(xiàn)5-10nm加工極限尺寸納米電子束光刻技術(shù)微電子、微光刻、微納米加工:從微米到納米、從光學到電子束、從指導學生到科普教育98年電子束光刻技術(shù)1968197119741977198019831986

19891992199519982001200420072010201320161968197119741977198019831986

198919921995199820012004200720102013201616K1M16M1G16G

436nmE線+G線10-2.0um自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板+鉻板436nmE線+G線2.0--0.5umGCA3600+3696+ASML1500投影光刻248nmKrF0.5--0.13umJBX5000LS

電子束光刻

193nmKrF90--45umPSM+OPC+OAIMEBES4700S電子束光刻工藝特征尺寸芯片集成度

1×1012256×10964×10916×1094×1091×109256×10664×10616×1064×1061×106256×10364×10316×1034×1031×103546nmE線--10um半自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板8.0um5.0um3.0um2.0um1.3um0.8um0.5um0.35um0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm32nm22nm1986年最細線寬0.5um◆1995年最細線寬0.18um◆◆2004年最細線寬22～50nm1980年最細線寬1.0um◆無論是掏大糞、還是搞科研、還是當教師、還是做任何社會工作都要認認真真！移相掩模研究達0.18～0.2um◆3〞4〞6〞12〞12〞8〞6〞5〞4〞3〞◆5〞8〞365nmI線0.08--0.28umASML5000投影光刻+電子束制版◆◆1982年中國科學院授予先進工作者稱號JBX6300FS100Kev納米電子束直寫

193nmKrF32--22um浸沒透鏡Immersion兩次成像Double-Patterning干了一輩子很有意思的工作1979年和1981年分別獲中國科學院科技進步一等獎中負責掩模制造1991年在正負電子對撞機建設中獲得總理簽署的表揚證書。1991年航天部科技進步二等獎1992年中央國家機關優(yōu)秀共產(chǎn)黨員1995年獲中科院科技進步二等獎 1996年獲航天部科技進步二等獎1997年國家科學技術(shù)進步三等獎2002年獲北京市科技進步二等獎2003年獲北京市科技進步一等獎2004年獲北京市科技進步一等獎1997年獲中國科學院自然科學三等獎微電子、微光刻、微納米加工:從微米到納米、從光學到電子束、從指導學生到科普教育2005年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2010年獲北京市科技進步一等獎2013年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1990年中央國家機關優(yōu)秀共產(chǎn)黨員1992年國務院電子信息先進工作者1992年中科院科技進步二等獎2000年70nm2001年50nm2002年30nm2003年27nm利用電子束光學混合光刻技術(shù)與國際同步開展納米器件和電路研究/1999年180nm2001年130nm2003年90nm2005年65nm2007年45nm2009年32nm2011年22nm2004年4”線，22nm2006年4”線，20nm2012年8”線，22nm我國在納米CMOS器件和電路方面開展了實驗研究，進行了成功的演示，取得了良好的成果。微電子所、北大、清華、復旦、微系統(tǒng)、信息所在中心國際等企業(yè)單位支持下合作研究繼續(xù)探索16-10nm工藝徐秋霞老師等20062008201020122014

2016201820202022202420262028203020062008201020122014

20162018202020222024202620282030光刻工藝特征尺寸納米尺度集成電路的發(fā)展規(guī)劃蘭圖45nm38nm32nm27nm24nm21nm18.9nm16.9nm15.0nm13.4nm11.9nm10.6nm9.5nm8.4nm7.5nm6.7nm6.0nm27242220181715.31412.811.78.17.4CPU集成度每兩年翻一番，特征尺寸大約縮小到0.8倍(兩年一個技術(shù)節(jié)點）

技術(shù)節(jié)點對應的物理柵長國際生產(chǎn)領先水平在中國達到的生產(chǎn)水平ITRS2011ITRS20096.65.9對應的物理柵長技術(shù)節(jié)點FlashDRAM1/2Pitch1/2PitchM1MPU/ASICMetal1金屬線GLenMPUHigh-PerformancesphysicalGateLength微處理器高性能物理柵長ICDownsizing的極限在哪里？Fundamentallimits1.5nmLateralS-Dtunneling2-3nmMOSFET2.7nm4nm2.9nm極限！22nm芯片功耗

110w/cm2

接近核反應堆11nm芯片功耗

750w/cm2接近火箭噴嘴(2011)ITRS2009ITRS2009干了一輩子很有意思的工作微電子、微光刻、微納米加工:從微米到納米、從光學到電子束、從指導學生到科普教育中國研究實驗室◆◆◆2026CombiningSOCandSiP:HigherValueSystemMorethanMoore:DiversificationAnalog/RFBiochipsSensorsActuatorsHVPowerPassives130nm90nm65nm45nm32nm22nm.16nm.11nm.7.5nmBaselineCMOS:CPU,Memory,LogicMoreMoore:MiniaturizationInteractingwithpeopleandenvironmentNon-DigitalcontentSystem-in-package(SiP)InformationProcessingDigitalContentSystem-on-chip(SoC)照摩爾定律繼續(xù)往縮小尺寸方向發(fā)展系統(tǒng)級芯片集成技術(shù)先進系統(tǒng)封裝技術(shù)SoC是站在設計的角度出發(fā)，目的在將一個系統(tǒng)所需的組件，整合于一芯片上SiP是由封裝的立場發(fā)展，將不同功能的芯片組裝整合于一電子構(gòu)件中SOC與SIP相結(jié)合的高值系統(tǒng)

數(shù)字化信息集成非數(shù)字化結(jié)構(gòu)集成超越摩爾定律往多元化方向發(fā)展，開發(fā)新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新機理相融合納米級CMOS器件和電路的研究BottomUP超越目前主流CMOS技術(shù)，進入后CMOS時代2030從下而上合成組裝量子點、線、阱；單電子；自旋；磁通量；碳納米管；石墨烯；拓撲絕緣體TI；鐵基超導新發(fā)現(xiàn)、新突破、新形態(tài)物理系、數(shù)學、化學、生物學相結(jié)合

量子態(tài)鄰近效應國際半導體路線組織

(ITRS)發(fā)展蘭圖

3D3D三星東芝中國科學院微電子研究所IMEC鄰近區(qū)域全景北辰西路北土城西路3號中國科學院微電子研究所國家奧林匹克公園鳥巢水立方民族園亞運村辦公樓實驗樓國家奧林匹克森林公園春夏秋冬前后工藝線中國科學院應用物理研究所《1950=中央研究院+北平研究院物理所中國科學院半導體研究所1960-中國科學院109廠1958-1985196019601958中國科學院微電子中心1986-2003一線一組一室一人一廠一室集成電路工藝研究室二室集成電路設計研究室三室微細加工技術(shù)研究室

中國科學院微電子研究所

2003-2007-2009-2010一室硅基器件與集成技術(shù)研究室二室專用集成電路與系統(tǒng)研究室三室微細加工與納米技術(shù)研究室四室微波器件與集成電路研究室五室通信與多媒體SOC研究室六室電子系統(tǒng)總體技術(shù)研究室七室電子設計平臺與共性研究室八室微電子設備技術(shù)研究室九室系統(tǒng)封裝技術(shù)研究室十室集成電路先導技術(shù)研究室中國科學院EDA中心光掩模制造技術(shù)服務平臺；電子束光刻技術(shù)公共平臺管理部門所辦公室科技處人教處黨辦信息財務處資產(chǎn)處支撐部門動力站公司研究生與流動研究人員國防科工委1424研究所京字129部隊196519671975十一室射頻集成電路設研究室中國科學院微電子研究所

光掩模制造與電子束光刻實驗室中國科學院微電子研究所光掩模制造中國科學院微電子研究所微細加工與納米技術(shù)研究室是國內(nèi)最早開展微納米加工技術(shù)研究的單位之一過去高等院?？蒲性核阄㈦娮拥娜耸紫戎赖氖侵袊茖W院微電子中心有個制版的

中國微電子與微光刻技術(shù)

發(fā)展的歷程和機遇

DevelopmentalcourseofMicro-Electronics

&Micro-Lithography

TechnologyinChina

中國微光刻與微納技術(shù)歷程和發(fā)展趨勢1968197119741977198019831986

19891992199519982001200420072010201320161968197119741977198019831986

198919921995199820012004200720102013201616K1M16M1G16G

436nmE線+G線10-2.0um自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板+鉻板436nmE線+G線2.0--0.5umGCA3600+3696+ASML1500投影光刻248nmKrF0.5--0.13umJBX5000LS

電子束光刻

193nmKrF90--45umPSM+OPC+OAIMEBES4700S電子束光刻工藝特征尺寸芯片集成度

1×1012256×10964×10916×1094×1091×109256×10664×10616×1064×1061×106256×10364×10316×1034×1031×103546nmE線--10um半自動精縮機與勞動牌光刻機超微粒干板8.0um5.0um3.0um2.0um1.3um0.8um0.5um0.35um0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm32nm22nm1986年最細線寬0.5um◆1995年最細線寬0.18um◆◆2004年最細線寬22～50nm1980年最細線寬1.0um◆盡管設備條件落后，但我們的微納加工技術(shù)的研發(fā)始終緊緊咬住國際先進水平不松口移相掩模研究達0.18～0.2um◆3〞4〞6〞12〞12〞8〞6〞5〞4〞3〞◆5〞8〞365nmI線0.08--0.28umASML5000投影光刻+電子束制版◆◆中國研究實驗室在中國的產(chǎn)業(yè)世界產(chǎn)業(yè)JBX6300FS100Kev納米電子束直寫193nmKrF32--22um浸沒透鏡Immersion兩次成像Double-Patterning世界制造先進CMOS集成電路的半導體加工企業(yè)具有130納米工藝節(jié)點的制造能力具有90納米工藝節(jié)點的制造能力具有65納米工藝節(jié)點的制造能力具有45/40納米工藝節(jié)點的制造能力具有32/28納米工藝節(jié)點的制造能力具有22/20納米工藝節(jié)點的制造能力AMSSemico.DongbuHiTekGraceSemico（宏力）.SMIC中芯國際UMC臺灣聯(lián)華TSMC臺積電Globalfoundr.SekoEpson（精工愛普生）FreescaleInfineonSonyTexasInstrum.RenesasIBMFujitsuToshibaSTMicroelect.IntelSamsung三星Cypress(賽普拉斯)AtmlDongbuHiTek（韓國東部）GraceSemico.（宏力）SMIC中芯國際UMC臺灣聯(lián)華TSMC臺積電Globalfoundr.SekoEpson（精工愛普生）FreescaleInfineonSonyTexasInstrum.RenesasIBMFujitsuToshibaSTMicroelectr.IntelSamsung三星Cypress(賽普拉斯)Sharp夏普SMIC中芯國際UMC臺灣聯(lián)華TSMC臺積電Globalfoundr.Infineon英飛凌西門子Sony（索尼）TexasInstrum.（德州儀器）RenesasIBMFujitsuToshibaSTMicroelectr.IntelSamsung三星MEIFreescale摩托羅拉SMIC中芯國際UMC臺灣聯(lián)華TSMC臺積電GlobalfoundriesRenesas（瑞薩-日立三菱）IBMFujitsu（富士通）Toshiba（NEC）（東芝）STMicroelectr.IntelSamsung三星

NXP（恩智浦）TIMEIUMC臺灣聯(lián)華TSMC（臺積電）GlobalfoundriesSTMicroelectr.（意發(fā)半導體）IntelSamsung三星IBMToshiba（NECMEIIntel

英特爾

（生產(chǎn)）TSMC

臺積電Globalfoundries（AMD阿聯(lián)酋）Samsung三星IBM（UTSOI）20nm是迄今為止最為先進半導體技術(shù)2011年初的時候，IBM曾經(jīng)展示過全世界第一塊20nm工藝晶圓，使用了HKMG和Gate-Last技術(shù)。2011年7月三星也宣布完成了全球第一顆20nm工藝試驗芯片的流片。2011年8月GlobalFoundries宣布最新的20nm工藝試驗芯片已成功流片2009年9月Intel第一次向世人展示了22nm工藝晶圓。稱繼續(xù)使用193nm沉浸式光刻，并規(guī)劃延伸到15nm和11nm工藝節(jié)點

14-16nm技術(shù)正在開發(fā)中TSMC,Samsung,Globalfoundries宣布采用體硅FINFETIBM宣布采用SOIFINFET和UTSOI全球五大領先半導體制造8英寸(200mm)硅片中芯國際(上海SMIC）

0.35-0.13um；0.35-0.11um0.35um-90nm銅布線；太陽能晶片；ICS中芯國際(天津SMIC）

0.35-0.13um中芯國際(成都SMIC）

0.35-0.18um中芯國際(深圳SMIC)0.25-0.13um力晶半導體(N/APSC)0.25-0.18um中國大陸芯片制造工藝水平與光刻能力12英寸(300mm)硅片中芯國際（北京SMIC)90nmBEOLcopperprocesses中芯國際(上海SMIC）90-45nm中芯國際(武漢SMIC)90nm中芯國際(深圳SMIC)45nm中芯國際正在準備量產(chǎn)28nm

正在開發(fā)20/14nm工藝海力士-恒憶（無錫Hynix-Numon

70nm

英特兒(大連Inbtel)90-65nm華虹集團(上海張江)90-65nm8英寸(200mm)硅片華虹NEC(上海金橋HHNEC)0.35-0.13um；0.35-0.18um(上海張江HHNEC)0.35-0.18um宏力（上海張江Grace）N/A；

0.25-0.15um和艦科技（蘇州HeJian）

0.35-0.15um；0.35-0.13um上海先進（漕河涇ASMC）

0.35um上海臺積電（松江TSMC）

0.25-0.18um綠山集成電路（南通GMIC）

0.5-0.25um晶誠科技（鄭州HCCC）

MOSFET/PWM茂德科技（重慶ProMOS）

0.25-0.18um華潤上華（無錫CSMC）

0.35-0.18um上海力芯（紫竹科技園BCD）

Bipolar/BiCMOS方正微電子（深圳FMIC）

CMOS/BiCMOS6英寸(150mm)硅片比亞迪半導體（寧波BYD）

CMOS/BiCMOS0.5-0.35um上海先進（漕河涇ASMC）

4-1umBipolar；0.8-0.6um首鋼NEC（北京SGNEC）

1.5-0.35um杭州士蘭（杭州Silan）

0.8-0.6um杭州立昂（杭州Lion）

SchottkyChip珠海南科（珠海ACSMC）

3-0.5um上華科技（無錫CSMC）

0.25um科希-硅技（沈陽TSLS）

FBAR/LED方正微電子（深圳FMIC）

0.35um/SiGe

；0.35um/SiGe西岳電子(西安XiyueElectronics0.35umCMOS/BiCMOS八達通用微電子（哈爾濱BCUSIRC/RCD安吉利半導體（昆山Anadigics）

GaAs世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史五十年代半導體制造基本工藝材料研發(fā)的十年1900發(fā)明半導體材料19471952

發(fā)表集成電路設想1956周總理主持制定“十年科學技術(shù)發(fā)展遠景規(guī)劃綱要”半導體科技等列為國家重要科技項目。北大復旦南大廈大東北人大等五校在北大成立聯(lián)合半導體專門化中國科學院應用物理所成立半導體研究室1957我國建立第一條半導體實驗線研制成功鍺合金晶體三極管19581956世界第一臺電子管計算機ENIAC1946世界第一臺晶體管計算機TX-O那時的我國制版光刻還是個空白我國半導體技術(shù)教育和科研還處在起步階段1950制成硅晶體管1958

建立109廠(微電子所前身）研制的鍺合金晶體三極管和磁膜存貯器用于109丙計算機仙童半導體第一只商品化原始平面晶體管1890世界第一臺機械計算機19571959仙童半導體研制世界第一塊適用單結(jié)構(gòu)硅芯片集成電路貝爾實驗室發(fā)明世界第一只點接觸晶體管1954結(jié)型晶體管誕生富勒提出擴散結(jié)工藝提出光刻工藝1957德州儀器研制成功世界第一塊數(shù)字集成電路（鍺）1958生產(chǎn)出環(huán)化橡膠雙疊氮系光刻膠19561954開創(chuàng)聚乙烯醇肉桂酸酯系光刻膠1950發(fā)明重氮萘醌酚醛樹脂系光刻膠1956我國研制成功第一只鍺合金晶體管黃昆謝希德林蘭英王守武1950奧耳發(fā)明離子注入工藝發(fā)明場效應晶體管1951世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史六十年代半導體制造從實驗室走向生產(chǎn)的十年19601964GCA公司開發(fā)出光學圖形發(fā)生器(PG)和分步重復精縮機（PR）196819641965我國研制成功PMOS集成電路NMOS集成電路19681960MOSIC制造工藝研制出12個元件基礎IC模塊196219631959世界第一臺IC計算機IBM-360人工為主的制版光刻技術(shù)萌芽年代沿用古老傳統(tǒng)的照相術(shù)及顯微鏡縮小曝光，人工光刻，坐標紙+噴黑漆銅板紙+手術(shù)刀，精度和特征尺寸為幾十微米1965研制出100個元件的小規(guī)模集成電路（SSI）1000個元件的中規(guī)模集成電路（MSI）1966世界第一條2英寸集成電路生產(chǎn)線我國成立中國科學院半導體研究所和河北半導體研究所我國研制成功第一只硅平面晶體管1968我國研制成功第一臺第三代計算機研制出外延平面晶體管研制成功的世界上第一塊平面雙極型集成電路1961發(fā)明化學氣相淀積技術(shù)仙童提出互補金屬氧化物半導體場效應晶體CMOSIC制造工藝1965提出摩爾定律開發(fā)超微粒感光乳膠濕板制造工藝技術(shù)開發(fā)超微粒感光乳膠干板制造工藝技術(shù)制造第一批接觸式曝光小掩模版我國研制成功第一塊硅平面數(shù)字集成電路盧耳發(fā)明外延生長工藝1960研制成功MOSFET1962研制成功的第一CMOS門陣列（50門）1966世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史七十年代大規(guī)模集成電路制造設備開發(fā)的十年1971研制出1024位DRAM進入LSI時代（8微米工藝）1974研制出64K位DRAM世界進入VLSI時代197819751977我國研制成功4096位N溝DRAMGaAs單片IC19781971相繼開發(fā)出電子束曝光機、投影光刻機、離子注入機、潔凈室等關鍵工藝設備技術(shù)BellWestern開發(fā)出激光掃描圖形發(fā)生器1970我國研制成功1024位DRAM我國進入大規(guī)模集成電路(LSI)研制時代我國也投入大量的人力物力研制大型刻繪圖機、大型照相機、圖形發(fā)生器、超微粒干版E線精縮機和接觸式光刻機制版光刻精度1微米、特征尺寸為十微米研制出第一塊微處理器4004Intel世界第一條3英寸集成電路生產(chǎn)線19721975世界第一條4英寸集成電路生產(chǎn)線1978我國第一條2英寸集成電路生產(chǎn)線我國研制成功CMOS集成電路19751976北京大學研制成功我國第一臺100萬次計算機中科院研制成功我國第一臺1000萬次計算機我國研制成1024位PMOSGaAs場效應19731973年半導體設備和材料國際組織（SEMI）舉行第一次國際標準化會議Dennard提出等比例縮小定律1974研制成功8位處理器4微米工藝斯皮勒等發(fā)明光刻工藝1970推出第一塊CMOS微處理器

18021974197616K位DRAM和4K位SRAM問世IBM推出世界第一臺PC機（8088）1979世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史八十年代集成電路制造進入自動化大生產(chǎn)的十年1984研制出256KDRAM和64KCMOSSRAM1986研制出16M位DRAM，進入ULSI時代198819841985我國研制成功64KDRAM19861980開發(fā)出準分子激光光源的曝光工藝1980標志著我國也進入VLSI和微米級微細加工技術(shù)時代；掩模制造業(yè)形成規(guī)模分辨率優(yōu)于1.25微米以CAD制版為主研制出32位微處理器1微米工藝我國研制成功1024位SRAM；8位微處理器研制出4MDRAM世界進入集成度達1億個單元的極大規(guī)模集成電路（ULSI）時代研制出1MDRAM1981研制出世界上第一臺便攜式計算機OsborneI198519871982世界第一條5英寸集成電路生產(chǎn)線198219861988世界第一條6英寸集成電路生產(chǎn)線世界第一條8英寸集成電路生產(chǎn)線研制成4096位SRAM,16KDRAM研制成硅柵CMOS1024位DRAM研制成16KSRAM；16位微處理器我國第一條3英寸集成電路生產(chǎn)線江南無線電器材（742）我國第一條4英寸集成電路生產(chǎn)線198819801985我國引進一批GCA光學曝光系統(tǒng)1987我國原國家標準局組織成立“SEMI標準研究與轉(zhuǎn)化”協(xié)調(diào)組翻譯出版SEMI標準1987中譯版1983研制出16位微處理器1.5微米工藝80286CPU80C86CPU80386CPU20MHz1989研制出32位80486微處理器25、50MHz1微米、0.8微米CMOS工藝120萬個晶體管；1MBDRAM進入市場1986廈門七五IC普5發(fā)3攻1發(fā)展戰(zhàn)略1982國務院成立計算機和IC領導小組1984改名為國務院電子振興領導小組;提出建立南北基地航天點1989無錫八五IC戰(zhàn)略研討加快基地建設世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史九十年代集成電路特征尺寸向深亞微米推進的十年1993研制出64MDRAM1996研制出1G位SDRAM0.18微米工藝1995電子部開始實施909工程199519901990我國研制成功萬門門陣列0.5um我國開展亞微米加工技術(shù)研究,逐漸進入以EB高精度制版光刻年代特征尺寸近0.5微米鄰接精度0.1微米研制出64位PentiumMMX微處理器133-200M0.6-0.35微米工藝我國成立南方產(chǎn)業(yè)基地北方研究基地研制出1GDRAM世界進入集成度達10億個單元的巨大規(guī)模集成電路（GLSI）時代研制出256MDRAM1992199519991991我國研制成功1M漢字ROM2000門門陣列研制出64位微處理器研制出64位PentiumII微處理器233-453M0.35-0.25微米工藝

1997研制出光子計算機芯片199919991999世界第一條12英寸集成電路生產(chǎn)線我國第一條8英寸集成電路生產(chǎn)線2月工藝技術(shù)提升到0.35微米工藝我國第一條6英寸集成電路生產(chǎn)線我國第一條5英寸集成電路生產(chǎn)線1994199219999月24日國家技術(shù)監(jiān)督局組織成立“中國SEMI標準化工作組”翻譯出版SEMI標準1990中譯版成立“SEMI中國標準化委員會”研制出64位PentiumIII微處理器450-550M0.25微米工藝199180586CPU0.8微米工藝國家計委機電部決定實施908工程目標達到0.5-0.8微米工藝19901993研制出66MHzPentium微處理器19911992世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史二十一世紀初進入納米器件和電路研發(fā)的新紀元研制出PentiumIV微處理器1G-3GHz0.18-0.13

微米工藝2002200320002000我國已經(jīng)邁進到納米器件研究200220012001AMD研制成功50nmCMOS器件NEC研制成功45nmCMOS器件AMD研制成功35nmCMOS器件Intel研制成功30nmCMOS器件AMD研制成功15nmNMOS器件

Intel研制成功15nmNMOS器件研制出64位PentiumMMX微處理器200M90nmCMOS器件達到量產(chǎn)IBM展示22nm的EUV光刻驗證芯片200520042004研制成功50nm平面雙柵42nmCMOS器件研制成功27nmCMOS器件研制成功22nmCMOS器件中芯國際（北京）公司；0.18-0.13微米工藝；65-90nm工藝20042000研制成功90nmCMOS器件2004我國第一條12英寸集成電路生產(chǎn)線全國標準化技術(shù)管理委員會SEMI中國更名為“全國半導體設備與材料標準化技術(shù)委員會”申請籌建“微光刻分技術(shù)委員會”

20032006成立“全國納米技術(shù)標準化技術(shù)委員會/納米加工技術(shù)工作組”

我國大量引進外資（140億$)微電子代工如雨后春筍20092007Intel推出基于65nm工藝的處理器Intel推出基于45nm工藝的處理器2008Intel完成基于32nm的制造工藝開發(fā)9月Intel第一次向世人展示了22nm工藝晶圓。20092006《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（15年）》啟動16個專項世界IC與微光刻發(fā)展史中國IC與微光刻發(fā)展史二十一世紀一十年代微電子進入納米工藝時代2012我國繼續(xù)引進一批納米電子束光刻系統(tǒng)，中芯國際引進32納米先進掩模制造電子束曝光系統(tǒng)2019芯片特征尺寸將推進到16nm節(jié)點2025芯片特征尺寸將推進到10nm節(jié)點11月“全國半導體設備與材料標準化技術(shù)委員會/微光刻分技術(shù)委員會（籌）”全體會議在深圳召開2011芯片特征尺寸將推進到32nm節(jié)點2013芯片特征尺寸將推進到22nm節(jié)點20162011國家“十二.五”全面啟動，與微電子直接相關的01、02、03專項研究工作全面鋪開。開展22nm、16nm、10nm納米極大規(guī)模集成電路研究年初，IBM展示了全世界第一塊20nm工藝晶圓，使用了HKMG和Gate-Last技術(shù)7月三星也宣布完成了全球第一顆20nm工藝試驗芯片的流片8月GlobalFoundries(AMD)宣布，20nm工藝試驗芯片成功流片201120112011TSMC（臺積電）具有22/20納米工藝節(jié)點的制造能力201104月24日英特爾發(fā)布核心代號為IvyBridge的首款22納米工藝第三代酷睿處理器。3D/14億個晶體管2012國家科技重大專項支持“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝研究項目”國內(nèi)微光刻半導體設備與材料企業(yè)發(fā)展壯大：北京中微半導體裝備、上海微電子裝備、沈陽半導體裝備、清溢、瑞擇、芯碩、路維、龍圖、微影、維格等等上海[EB]凸版光掩模公司無錫華潤掩模制造[EB]GCA中國科學院微電子研究所微細加工與納米技術(shù)實驗室[EB]{EB}（GCA；DSW）河北半導體所-13[EB]GCA南京55所{EB}GCA；DWL西安771所GCA長沙普照電子材料公司

北京華威電子廠878；GCA西安交大，西電{EB}

臺灣新竹科技園臺灣光罩等[EB]

香港科技大學[EB]

香港中文、城市大學[EB]上海[EB]中芯國際光掩模廠上海[EB]Photrnics掩模公司中科院半導體所{EB}納米能源所；電工所[EB]南京大學{EB}清華大學{EB}中山大學{EB}北京機械部自動化所GCA東北微電子所-47[EB]GCA長沙韶光鉻板廠重慶26所重慶24所無錫中微掩模制造(58卓越)美精維電子蘇州納米所、醫(yī)工所{EB}中國科大；國防科大{EB}天津理工，山東大學{EB}

北京大學{EB}

國家納米科學中心{EB}武漢華中科技大學{EB}

北京11所ATD2000天津、合肥芯碩電子公司蘇州微影兄弟聯(lián)合科技公司其他微納米加工平臺廈門大學；航空航天大學大連理工大學；哈爾濱工大西北工業(yè)大學；中北大學29所；45所；214所浙江大學；郵電大學長春光機所復旦大學,上海交大{EB}中科院微系統(tǒng)所{EB}龍圖電子路維電子

清溢精密光電（深圳）有限公司[LPG]DWLCORE常州瑞擇微電子公司長春理工光學博物館中科院物理所{EB}中科院成都光電所{EB}3D國內(nèi)目前電子束直寫與光學制版設備狀況中國科學院微電子所：JBX-6300FS/5000LS;MEBES4700S;GCA3600/3696;DSW2000；NBL無錫華潤華晶：ZBA-23；JBX6AII；MEBES4500、5000S；ALTA3900；GCA3066/3696無錫中微掩模電子公司（58所，原香港卓越（RMTC）掩模公司：LEICASB350）深圳清溢精密光電有限公司：GSMaskWrite800；DWL200/400；CORE2000沈陽東北微電子（47）所：MEBES4500；GCA3696石家莊中電集團13所：LEICAVB5;英國NBL；GCA3066/3696；ATD2000位南京中電集團55所：英國NBL（5臺+1?）；GCA3066/3696；DWL200/2000北京大學：英國NBL（nB3+nB5?）；（北京大學電子系：RAITH150+FIB）西安771；重慶24所；北京機械自動化所；北京878廠：GCA3600/3696清華大學：JEOLJBX-6300FS；國家納米中心：VistecEBPG5000+ES中科院物理所：JBX-6300FS；RAITH150；武漢華中科技大學：EBPG5000ES復旦大學JEOLJBX-6300FS；中山大學：EBPG5000

e_LiNE+probe中科院蘇州納米研究所：JEOLJBX-5500FS；上海交大：EBPG5200

中科院微系統(tǒng)所：JBX-6300FS；中科院納米能源所：EBPG5200

中科院半導體所；南京大學；浙江大學；中科院長光醫(yī)工所；中鈔；天津理工大學：RAITH150西安交通大學；長沙國防科技大學：日本CrestecCABL9000；西安電子科技大學：NBL日本Elionix；

e_LiNE+EBID；中國科技大學：e_LiNE；成都光電所；上海技物所；廈門大學；郵電大學；中電29所；航天13所；(欲引進EBL）山東大學和中科院電工所：基于SEM自行改造和JBX6AII；工信部11所ATD1000/2000中芯國際光掩模廠：JEOLJBX3030；JEOLJBX3040；JEOLJBX3200（32nm節(jié)點）上海凸版(杜邦)光掩模公司：MEBESIII;ALTA；(上海Photrnics掩模公司：HITACHI)香港科技大學：JEOLJBX-6300FS；城市大學CrestecCAL9000；中文大學臺灣光罩為代表的掩模制造與微奈加工：幾十臺MEBES；JBX；HITACHI；LEICA/Vistec臺灣(新竹高技術(shù)園)光罩與奈米制造臺灣積體電PSMC-PrecisionSemiconductorMaskCorp.&Reticle-Fab.HitachiHL-700/800/9000；NuFlareEBM-3000/3500B/4500/5000/6000/7000MaperMulti-BeamTaiwanSemiconductorManufacturing

Hitachi700M/D，700MIII，800M

臺灣光罩TMC-TaiwanMaskCorporationJEOLJBX7000MV/7000MVII(2)/3030/3040；LeicaZBA32H；

HitachiHL-700/800；EtecMEBES4500s；CORE2564；ALTA3000；Micronics200/1100;東芝EBM-4000WorldwideSemiconductorManufacturingEtecALTA3500INNOVAHitachi700M/D；EtecALTA3000；HL800M；HeidelbergMaskWrite800PSMC（臺灣Photronics）JEOLJBX-7000MVII；EtecALTA3000；

Hitachi700M/D；HL800M；NuFlareEBM-3500B

HeidelbergMaskWrite800中華凸版電子HitachiHL-800;JEOLJBX-9000MVII/3030/3040；NuFlareEBM-6000大日本印刷臺灣NuFlareEBM-6000

臺灣交通大學;國家奈米研究所（NationalNanoDeviceLabortory）JEOLJBX5DII(50/25KV；LeicaEBML300/ZBA-31H(Vistec)；HeidelbergInstrumentsDWL2.0LPG

臺灣工業(yè)技術(shù)研究院JEOLJBX–9300FS(100/50KV)臺灣大學ElionicsELS-7000(100KV)/7500EX(50KV)臺灣清華大學

ElionicsELS-7500EX(50KV)臺灣成功大學

ElionicsELS-7800(80KV)臺灣科學院物理處

ElionicsELS-7000(100KV)臺灣中央大學

RaithRAITH-150（30KV）/150II（50KV)臺灣中山大學

（2010）臺灣中央研究院RaithRAITH-150)各種波前工程（分辨率增強技術(shù)）的應用移相掩模(PSM-Phase-ShiftingMasks)技術(shù);光學鄰近效應校正(OPC-OpticalProximityEffectCorrection)技術(shù)。亞分辨率輔助增強光刻(SRAF-Sub-ResolutionAssistFeatureEnhancementLithography)技術(shù);離軸照明(OAI-Off-AxisIllumination)技術(shù);駐波效應校正(SWC-SurfaceWaveCorrection)技術(shù)空間濾波(SpatialFiltering)技術(shù);光瞳濾波(PupilFilter)技術(shù);離焦迭加增強曝光(FocusLatitudeEnhancementExposure)技術(shù);表面成像(Top-SurfaceImaging)技術(shù);多級膠結(jié)構(gòu)工藝(Multi-LevelResistProcessing)技術(shù)全息光刻（HOL）和干涉光刻（IL）技術(shù)移相掩模技術(shù)（PSM-Phase-ShiftMasks）交替形移相掩模解決位相沖突問題的研究T型結(jié)構(gòu)位相沖突T型間隙位相沖突狗腿(奇偶)位相沖突狗腿間隙位相沖突亮場移相掩模曝光后多余線條的去除方法的研究OPC-OpticalProximityEffectCorrection光學鄰近效應校正技術(shù)OPC亞分辨率輔助特征線條插入技術(shù)（SRAFs；Sub-ResolutionAssistFeatures）散射條插入技術(shù)（ScatteringBar）反向光刻技術(shù)（ILT；InverseLithographyTechnology）離軸照明改善焦深(（OAI-Off-AxisIllumination)

分辨率=傳統(tǒng)的光刻機(空氣中)折射率n=1，NA<1193nm光源實現(xiàn)應用于0.18-0.13um-90nm-65nm-45nm-32nm多代技術(shù)節(jié)點

浸沒透鏡（

Immersion）光刻浸沒光刻技術(shù)(水)水折射率n=1.44，NA>1磷酸折射率為1.54正在開發(fā)折射率達到1.65-1.75的高折射率的第三代浸沒液體和新光學鏡頭材料

浸沒透鏡光刻的突破為產(chǎn)業(yè)節(jié)約了大量資金ASML、Nikon、Canon“三國演義”兩次曝光是有效地拓展現(xiàn)有光刻曝光設備的技術(shù)延伸，不必等待更高的分辨率和更高數(shù)值孔徑系統(tǒng)的出現(xiàn)就可以投入下一個節(jié)點產(chǎn)品的生產(chǎn)

但兩次曝光技術(shù)也有它的問題，如對套刻精度要求更苛刻和生產(chǎn)效率降低的問題。兩次曝光一次顯影一次刻蝕；兩次曝光技術(shù)DP兩次曝光兩次顯影三次刻蝕（一次沉積）；三次曝光技術(shù)TP兩次曝光一次固化一次顯影一次刻蝕；多次曝光技術(shù)MP一次曝光一次顯影一次側(cè)墻沉積一次刻蝕一次轉(zhuǎn)移。自對準技術(shù)SP兩次間隙嵌套曝光技術(shù)（雙重圖形doublepatterning或雙重顯影doubleprocessing）同樣需要解決“分色”沖突問題分辨率增強技術(shù)使光學光刻不斷突破分辨率極限1968197119741977198019831986

19891992199519982001200420072010201320161968197119741977198019831986

198919921995199820012004200720102013201616K1M16M1G16G436nmG線10-2.0um接觸式光刻436nmG線2.0--0.5um投影光刻365nmI線0.08--0.28um投影光刻248nmKrF0.5--0.13um投影光刻+OPC193nmArF0.18--0.1umKrF+PSM+OPC+OAI光刻工藝特征尺寸芯片集成度ArF+浸沒透鏡+PSM+OPC+OAI157nmF2EUV,EPL,ML2.IPL，PXL，PELEUV=extremeultravioletEPL=electronprojectionlithographyML2=masklesslithographyIPL=ionprojectionlithographyPXL=proximityx-raylithographyPEL=proximityelectronlithographyElectron-BeamLithographyElectron-BeamDirectWritingLithography

1×1012256×10964×10916×1094×1091×109256×10664×10616×1064×1061×106256×10364×10316×1034×1031×103546nmE線--10um接觸式光刻光學曝光區(qū)MEFMaskErrorFactor

掩模精度控制技術(shù)光學光刻技術(shù)潛力挖掘區(qū)RETResolutionEnhancementTechnologyLFDLithographyFriendlyDesignrules下一代光刻技術(shù)NGL

NextGenerationLithography

8.0um5.0um3.0um2.0um1.3um0.8um0.5um0.35um0.25um0.18um0.13um90nm65nm45nm32nm22nm光學分辨率增強技術(shù)與光刻工藝友好協(xié)同的設計技術(shù)潛在的光刻解決方案PotentialLithoSolutions

EUV；ML2；IL；MultipleE-BeamMasklessLithography(MEBML2)193i+定向自組裝（DSA）Directedself-assembly新概念光刻構(gòu)圖解決方案Innovation193nm水浸沒投影光刻（193i）Immersion193nm水浸沒投影光刻ProjectionLitho二重構(gòu)圖光刻（DPL）DoublePatternLitho極紫外光刻（EUV）極紫外光刻（EUV）；193nm水浸沒投影光刻二重/多重構(gòu)圖光刻（D/MPL）MultiplePatternLitho無掩模光刻（ML2)；壓?。↖L）ImprintMultipleE-BeamMasklessLithography(MEBML2)極紫外光刻（EUV）；193nm水浸沒投影光刻多重構(gòu)圖光刻（MPL）MultiplePatternLitho無掩模光刻（ML2)；壓印（IL）Imprint193i+定向自組裝（DSA）MultipleE-BeamMasklessLithography(MEBML2)ChargedParticleMasklessLithography

帶電粒子無掩模光刻(CP-ML2)

低能微陣列

電子束直寫技術(shù)電子束投影曝光技術(shù)極紫外投影光刻技術(shù)EUVL聚焦離子束成象技術(shù)無掩模曝光技術(shù)(ML2)CP-ML電子束直寫技術(shù)(EBLithography,DirectWriting)

低能微陣列電子束直寫技術(shù)微陣列波帶片成像直寫技術(shù)同步輻射X射線光刻SCALPELFIBL2-40?13.4nmNGL-NextGen