必威体育精装版微电子技术绪论.ppt

1.1 微电子技术发展历程 定义1：微电子技术是微小型电子元器件和电路的研制、生产以及用它们实现电子系统功能的技术领域。在这个领域中最主要的就是集成电路技术。 定义2：微电子技术一般是指在半导体硅晶体片上通过精细微加工工艺（包括光刻、刻蚀、氧化、扩散、掺杂、封装等工艺）制作具有一定电路功能的集成电路（IC） 1. 1905-1947: 电子管时代Vacuum Tube 2. 1948-1959: 晶体管时代 3. 1959后： 集成电路时代开始 场效应晶体管 2. 1948-1959: 晶体管时代 1947 年点接触型晶体管 1950 年面结型硅晶体管 1953 年半导体材料区域提纯 1958 年第一块集成电路 德克萨斯仪器公司(TI) - Ge IC 仙童公司(Fairchild) - Si IC 1960年MOS场效应管 1947年晶体管的发明开创了一个新纪元，上世纪最伟大的发明。 1956年威廉.肖克莱、约翰.巴丁、沃尔特.布拉顿获得诺贝尔物理学奖。 1947年，巴丁和布拉顿制备出了第一个点接触晶体管。 在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，并加上微电流，这时，通过锗片电流突然增大起来。这就是一种信号放大现象。 因为这种晶体管的结构，只是金属与半导体晶片的某一“点”接触，故称之为“点接触晶体管”。 这种晶体管存在着不稳定、噪声大、频率低、放大率小、制作困难等缺点。 肖克莱在点接触晶体管发明后，提出了可以利用两个p型层中间夹一n型层作为半导体放大结构的构想。并与M.Sparks 和G. K.Teal一起发明了单晶锗PNP结型晶体管。 1958 年， 德州仪器公司（TI）的基尔比研制出了世界上第一块集成电路。该电路是在锗衬底上制作的相移振荡器和触发器，共有12个器件。器件之间是介质隔离，器件间互连线采用的是引线焊接方法。 集成电路（Integrated Circuit – IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将二极管、三极管等多个晶体管的有源器件和电阻、电容等无源器件，按一定的电路连接集成在一块半导体单晶片或其他基底片上，作为一个不可分割的整体执行某一特定功能的电路组件。 二 集成电路的分类级发展特点 1 器件结构类型 2 集成度 3 使用的基片材料 4 电路的功能 5 应用领域 1 按器件结构类型分类 (1 ) 双极集成电路：主要由双极型晶体管构成 NPN型双极集成电路 PNP型双极集成电路 (2) 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路： 主要由MOS晶体管(单极型晶体管)构成 NMOS PMOS CMOS(互补MOS) (3) 双极-MOS(BiMOS)集成电路： 是同时包括双极和MOS晶体管的集成电路。综合了 双极和MOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。 集成电路的发展 随着集成电路技术的不断发展，当前微电子技术已进入集成系统芯片（System on Chip, SOC）的时代，即将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上，今后，更可以将各种物理的、化学的和生物的传感器（信息获取器件）和信息处理、存储、运算和执行的系统集成在一起，形成一个更为广义的集成系统芯片。 我国芯片厂目前分为四类： 国营 中外合资 外商独资 国内目前大规模生产的最高技术水平为0.25μm，大于1μm的产品占总产出的62%，北京八大处新区正在建0 .09μm的芯片厂。 三 半导体VLSI工艺流程概述CMOS PROCESS * 空间尺度以微米为单位（μm） 集成电路是指以半导体晶体材料为基片,采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微型化电路或系统。 微电子技术的重要性： 自1998年来，半导体工业是世界上发展最快的工业（电脑） 集成电路技术是实现此工业的基础 集成电路已成为当代各行各业智能工作的基石 集成电路在发达国家的发展过程中还存在一条规律，即电子工业增长速率一般GNP增长速率的3倍，而集成电路工业增长速率又是电子工业的2倍。 微电子技术的最重要的应用领域就是计算机技术领域 。运算器、控制器、存储器到输入、输出设备，都是微电子技术的结晶。 微电子发展的历史: 1906年 德福雷斯特第一只三极管 1920-1939年 无线电电视,广播,接收 1925年 场效应晶体管的提出 1940-1947年 雷达电子计算机 1 . 1905-1947: 电子管时代 电子管：一种在气密性封闭容器（一般