微電子技術(shù)緒論

1.1微電子技術(shù)發(fā)展歷程

定義1：微電子技術(shù)是微小型電子元器件和電路的研制、生產(chǎn)以及用它們實現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的技術(shù)領(lǐng)域。在這個領(lǐng)域中最主要的就是集成電路技術(shù)。

空間尺度以微米為單位（μm）集成電路是指以半導(dǎo)體晶體材料為基片,采用專門的工藝技術(shù)將組成電路的元器件和互連線集成在基片內(nèi)部、表面或基片之上的微型化電路或系統(tǒng)。

定義2：微電子技術(shù)一般是指在半導(dǎo)體硅晶體片上通過精細(xì)微加工工藝（包括光刻、刻蝕、氧化、擴(kuò)散、摻雜、封裝等工藝）制作具有一定電路功能的集成電路（IC）微電子技術(shù)的重要性：自1998年來，半導(dǎo)體工業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)（電腦）集成電路技術(shù)是實現(xiàn)此工業(yè)的基礎(chǔ)集成電路已成為當(dāng)代各行各業(yè)智能工作的基石集成電路在發(fā)達(dá)國家的發(fā)展過程中還存在一條規(guī)律，即電子工業(yè)增長速率一般GNP增長速率的3倍，而集成電路工業(yè)增長速率又是電子工業(yè)的2倍。微電子技術(shù)的最重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。運算器、控制器、存儲器到輸入、輸出設(shè)備，都是微電子技術(shù)的結(jié)晶。1.1905-1947:電子管時代VacuumTube2.1948-1959:晶體管時代3.1959后：集成電路時代開始微電子發(fā)展的歷史:1906年

德福雷斯特第一只三極管1920-1939年無線電電視,廣播,接收1925年場效應(yīng)晶體管的提出1940-1947年雷達(dá)電子計算機(jī)1.1905-1947:電子管時代電子管：一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場對真空中的電子流的作用以獲得信號放大或振蕩的電子器件。場效應(yīng)晶體管里連.費爾德

(1882-1963)：德國人，后由于德國日益增長的迫害猶太人的形式而移居美國，是公司的電容工程師。他于1925年第一個提出了場效應(yīng)晶體管的概念并于1930年獲得專利。1935年,OskarHeil描述了一種類似于結(jié)型場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu).然而，由于材料的困難實際制備晶體管在1960年以前是不可能的。

2.1948-1959:晶體管時代1947年點接觸型晶體管1950年面結(jié)型硅晶體管1953年半導(dǎo)體材料區(qū)域提純1958年第一塊集成電路德克薩斯儀器公司(TI)-GeIC仙童公司(Fairchild)-SiIC1960年MOS場效應(yīng)管晶體管:一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和許多其它功能.

1947年晶體管的發(fā)明開創(chuàng)了一個新紀(jì)元，上世紀(jì)最偉大的發(fā)明。1956年威廉.肖克萊、約翰.巴丁、沃爾特.布拉頓獲得諾貝爾物理學(xué)獎。威廉.肖克萊——晶體管之父1947年，巴丁和布拉頓制備出了第一個點接觸晶體管。在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細(xì)針并通上電流，然后讓另一根細(xì)針盡量靠近它，并通上微弱的電流，并加上微電流，這時，通過鍺片電流突然增大起來。這就是一種信號放大現(xiàn)象。因為這種晶體管的結(jié)構(gòu)，只是金屬與半導(dǎo)體晶片的某一“點”接觸，故稱之為“點接觸晶體管”。這種晶體管存在著不穩(wěn)定、噪聲大、頻率低、放大率小、制作困難等缺點。第一個晶體管的誕生肖克萊在點接觸晶體管發(fā)明后，提出了可以利用兩個p型層中間夾一n型層作為半導(dǎo)體放大結(jié)構(gòu)的構(gòu)想。并與M.Sparks和G.K.Teal一起發(fā)明了單晶鍺PNP結(jié)型晶體管。1958年，德州儀器公司（TI）的基爾比研制出了世界上第一塊集成電路。該電路是在鍺襯底上制作的相移振蕩器和觸發(fā)器，共有12個器件。器件之間是介質(zhì)隔離，器件間互連線采用的是引線焊接方法。

瑞典皇家科學(xué)院將2000年諾貝爾物理獎授予俄羅斯圣彼得堡A.F.Ioffe物理技術(shù)研究所的阿爾弗洛夫博士,美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校的克羅默教授美國TI公司的基爾比教授。集成電路（IntegratedCircuit–IC）是指通過一系列特定的加工工藝，將二極管、三極管等多個晶體管的有源器件和電阻、電容等無源器件，按一定的電路連接集成在一塊半導(dǎo)體單晶片或其他基底片上，作為一個不可分割的整體執(zhí)行某一特定功能的電路組件。VLSI=VeryLargeScaleIntegration小規(guī)模SSI~100個晶體管中規(guī)模MSI100-1000個晶體管大規(guī)模LSI1000-100000個晶體管超大規(guī)模VLSI>100000個晶體管3.1959年后開始了集成電路的時代1971年Intel公司推出的微處理器芯片上只有2300個晶體管1982年intel80286微處理器上有13萬4千個晶體管1器件結(jié)構(gòu)類型2集成度3使用的基片材料4電路的功能5應(yīng)用領(lǐng)域二集成電路的分類級發(fā)展特點

集成電路的分類1按器件結(jié)構(gòu)類型分類(1)雙極集成電路：主要由雙極型晶體管構(gòu)成NPN型雙極集成電路PNP型雙極集成電路(2)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路：主要由MOS晶體管(單極型晶體管)構(gòu)成NMOSPMOSCMOS(互補(bǔ)MOS)(3)雙極-MOS(BiMOS)集成電路：是同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路。綜合了雙極和MOS器件兩者的優(yōu)點，但制作工藝復(fù)雜。集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目

2.按集成度分類(1)單片集成電路

是指電路中所有的元器件都制作在同一塊半導(dǎo)體基片上的集成電路。(2)混合集成電路

厚膜集成電路

薄膜集成電路3.按使用的基片材料分類(1)數(shù)字集成電路(DigitalIC)

是指處理數(shù)字信號的集成電路，即采用二進(jìn)制方式進(jìn)行數(shù)字計算和邏輯函數(shù)運算的一類集成電路。(2)模擬集成電路(AnalogIC)是指處理模擬信號(連續(xù)變化的信號)的集成電路，通常又可分為線性集成電路和非線性集成電路。(3)數(shù)模混合集成電路(Digital-AnalogIC)例如數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器等。3.按電路的功能分類(1)標(biāo)準(zhǔn)通用集成電路

通用集成電路是指不同廠家都在同時生產(chǎn)的用量極大的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。這類產(chǎn)品往往集成度不高，然而社會需求量大，通用性強(qiáng)。(2)專用集成電路

根據(jù)某種電子設(shè)備中特定的技術(shù)要求而專門設(shè)計的集成電路簡稱ASIC，其特點是集成度較高功能較多，功耗較小，封裝形式多樣。4.按應(yīng)用領(lǐng)域分類集成電路的發(fā)展

1從SSI到ULSI

(

Moore規(guī)律小型化)2從簡單邏輯到復(fù)雜系統(tǒng)3微機(jī)電系統(tǒng)(

MEMS)硅集成電路四年（或三到四年）為一代;集成度翻兩番;工藝線寬約縮小30%;芯片面積約增1.5倍;IC工作速度提高1.5倍.Moore定律:IC在各個發(fā)展階段的主要特征數(shù)據(jù)在過去的50年，價格下降了1億倍，尺寸減少10億倍微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微電子技術(shù)與微機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它將信息獲取、信息處理及執(zhí)行、電源等部件集成在一起。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前微電子技術(shù)已進(jìn)入集成系統(tǒng)芯片（SystemonChip,SOC）的時代，即將整個系統(tǒng)或子系統(tǒng)集成在一個硅芯片上，今后，更可以將各種物理的、化學(xué)的和生物的傳感器（信息獲取器件）和信息處理、存儲、運算和執(zhí)行的系統(tǒng)集成在一起，形成一個更為廣義的集成系統(tǒng)芯片。中國的半導(dǎo)體企業(yè)

我國的晶體管,集成電路的發(fā)展起始于50年代中期.1956年第一只Ge合金晶體管誕生1965年第一片集成電路制成

由于歷史的原因,現(xiàn)在我們已落后于世界先進(jìn)水平。目前,約有60家單位從事半導(dǎo)體的研究、設(shè)計和制造。

我國芯片廠目前分為四類：

國營中外合資外商獨資國內(nèi)目前大規(guī)模生產(chǎn)的最