栅极的再氧化对eeprom阈值电压的影响及可控研究-集成电路工程专业论文.docx

第一章集成电路的短暂历程第一节集成电路的发展历程自本世纪初，真空电子管发明后，电子器件至今己经历了五代的发展过程。集成电路(工C)的诞生，使电子技术出现了划时代的革命，它是现代电子技术和计算机发展的基础，也是微电子技术发展的标志。电路集成化的最初设想是在晶体管兴起不久的1952年，由英国科学家达默提出的。他设想按照电子线路的要求，将一个线路所包含的晶体管和二极管，以及其他必要的元件统统集合在一块半导体晶片上，从而构成一块具有预定功能的电路。1958年，美国德克萨斯仪器公司的一位工程师Jac kKilby，按照上述设想，制成了世界上第一块集成电路触发器。他使用一根半导体单晶硅制成了相移振荡器，这个振荡器所包含的4个元器件已不需要用金属导线相连，硅棒本身既用为电子元器件的材料，又构成使它们之间相连的通路。这标志着世界从此进入到了集成电路的时代。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长和可靠性高等优点，同时成本也相对低廉，便于进行大规模生产。同年，另一家美国著名的仙童电子公司也宣称研制成功集成电路。由该公司赫尔尼等人所发明的一整套制作微型晶体管的新工艺— “平面工艺”被移用到集成电路的制作中，使集成电路很快从实验室研制试验阶段转入工业生产阶段。1959 年，德克萨斯仪器公司首先宣布建成世界上第一条集成电路生产线。1962 年，世界上出现了第一块集成电路正式商品。虽然这预示着第三代电子器件己正式登上电子学舞台。时至今日，工n七el的酷睿处理已集成了上亿个晶体管，迄今为止，历史上还没有那种技术达到了如此高的增长率。这种令人难以置信的增长速度得益于晶体管的不断缩小以及制造工艺的进步。第二节促使集成电路产生的几项关键发明.1947年12月23日约翰一巴丁(JohnBardeen)沃尔特一布拉顿(WalterBrattain)发明了点接触晶体管演示的成功(参见图1一11一2) :研究工作又取得了重大突破，这项工作与后来的一些研究成果，直接导致了双极型晶体管的发明。1948一1952:威廉一肖克利(willi二shoekley)发展了PN结晶体管的基础理论和场效应晶体管的理论，因为如此1956年三人分享了诺贝尔物理学奖。图1一1 在1947年由约翰一巴丁(John Bardeen)图1一2沃尔特一布拉顿(W 巨lter Brattain )威廉-在贝尔电话实验室发明的电接触肖克利(城lliam shocUcy)发明电接触式晶式晶体管示意图体管，1950一1956:采用生长结与合金结技术的两种双极型晶体管都已实现了商品化，在这一时期，锗材料仍旧是占主导新的材料，随后的硅材料和单晶材料的晶体管也被研制了出来，这一变化对随后的集成电路生产产生重大影响，1958.9.12 JackKilby 发明了第一个用线连接的锗集成电路令1958一1960:基础集成电路工艺，如氧化(Atalla;bellLab)，PN结隔离(K.Levovee)，铝蒸发工艺，平面工艺(J.Hoerni;Fairehild)的发展为以后1C的发展铺平了道路在IT行业有一个神话，这个神话就是一条定律(摩尔定律)把一个企业带到成功的顶峰。1965年，戈登·摩尔在《电子》杂志上发表了一篇预测未来集成电路发展趋势的文章，它就是摩尔定律(图1一3)的原身:每18一24个月，相同面积大小的芯片内，晶体管数量会增长一倍的规则。摩尔定律提出3 年后，1968 年，摩尔和诺伊斯一起退出仙童公司，创办了In七eltr日nsist仪8M O 0 R E’S L八W1 0 00 倾00 0 .000姗咖汹饥饥哪1幸，01日夕5，匀601白es，白份01匀白520002005图1一3摩尔定律示意图图 1一4:戈登·摩尔1974年在诺伊斯卸任之后，时任副总裁的摩尔(图1一4)正式登上了总裁和首席执行官的宝座，从存储芯片到CPU信息产业几乎严格按照这个定律以指数方式领导着整个经济发展的步伐。集成电路规模的划分，目前在国际上尚无严格、确切的定义。在发展过程中，人们逐渐形成一种似乎比较一致的划分意见，按芯片上所含逻辑门电路或晶体管的个数作为划分标志。一般人们将单块芯片上包含100个元件或10个逻辑门以下的集成电路称为小规模集成电路;而将元件数在100个以上、1000个以下，或逻辑门在10个以上、100个以下的称为中规模集成电路;门数有100一100000个元件的称大规模集成电路(LSI)，门数超过5000个，或元件数高于10万个的则称超大规模集成电路(VLSI)，元件数高于1千万个的则称甚大规模集成电路(ULSI)几根零乱的电线将五个电子元件连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。虽然它看起来并不美观，但事实证明，其工作效能要比使用离散的部件要高得多。历史上第一个集成电路出自杰克一基尔比之手。当时，晶体管的