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1、1第一页，讲稿共四十页哦2微电子技术：微电子技术：微型电子电路技术微型电子电路技术微电子：微电子：微型的电子电路微型的电子电路实现某种特定功能的电子线路，集实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上中制造在一块小小的半导体芯片上。把把由由若若干干个个晶体管晶体管电阻电阻电容等电容等器件组成器件组成半导体基片上第二页，讲稿共四十页哦3 微电子技术是信息社会生活和工作的基础。微电子技术是信息社会生活和工作的基础。信息化的关键是计算机和通讯机，其基础都是微电子技术。信息化的关键是计算机和通讯机，其基础都是微电子技术。微电子技术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发展微电子微电子技
2、术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发展微电子技术是当今高科技发展的关键问题。技术是当今高科技发展的关键问题。微电子技术的核心是集成电路技术；集成电路的标志性产品是微电子技术的核心是集成电路技术；集成电路的标志性产品是CPU（即中央处理器）；（即中央处理器）；它广泛应用于人类社会的各个领域。如科技、经济、军事、金融它广泛应用于人类社会的各个领域。如科技、经济、军事、金融、文教乃至家庭生活。、文教乃至家庭生活。第三页，讲稿共四十页哦4微电子技术被广泛应用于社会的各个行业微电子技术被广泛应用于社会的各个行业 l微电子技术与计算机技术相辅相成，推动了信息技术微电子技术与计算机技术相辅相成，推动了
3、信息技术的高速度发展的高速度发展l传统工业的行业改造和技术更新传统工业的行业改造和技术更新l使商业领域的传统账册产生了根本的变化使商业领域的传统账册产生了根本的变化l与其他技术的结合和渗透发展成新的技术与其他技术的结合和渗透发展成新的技术l现代化的军事与国防也离不开微电子技术现代化的军事与国防也离不开微电子技术 l深刻地、广泛地影响着人们的生活深刻地、广泛地影响着人们的生活 第四页，讲稿共四十页哦5第五页，讲稿共四十页哦6 1948年年BELL实验室发明第一只晶体管实验室发明第一只晶体管微电子技术微电子技术第一个里第一个里程碑程碑；1959年硅平面工艺的发展和集成电路的发明年硅平面工艺的发展和
4、集成电路的发明微电子技术微电子技术第二个里程碑第二个里程碑；1971年微机的问世年微机的问世微电子技术微电子技术第三个里程碑第三个里程碑。第六页，讲稿共四十页哦7人的头发人的头发100微米微米 Intel 80386 1.20微米工艺微米工艺33MHzIntel 80486 0.80微米工艺微米工艺100MHzIntel Pentium 0.60微米工艺微米工艺200MHzIntel P II 0.35微米工艺微米工艺500MHzIntel P III 0.25微米工艺微米工艺800MHz最近已经达到最近已经达到0.13微米微米2 GMHz目前集成电路制造商进军目前集成电路制造商进军0.1微米
5、工艺微米工艺 电子元器件和线路越来越小、细，集成度越来越高，芯片电子元器件和线路越来越小、细，集成度越来越高，芯片运行的速度越来越高快。运行的速度越来越高快。摩尔定律摩尔定律：集成度（容量）每：集成度（容量）每1、2、1.5年（年（65、97年、媒体）翻一年、媒体）翻一番，而价格保持不变甚至下降。番，而价格保持不变甚至下降。大规模芯片生产已达到大规模芯片生产已达到0.25微米工艺，0.06微米已应用于显示，目前最窄：32纳米。第七页，讲稿共四十页哦8第八页，讲稿共四十页哦9l电子管电子管l晶体管晶体管l场效应管（厚膜）场效应管（厚膜）l薄膜晶体管薄膜晶体管第九页，讲稿共四十页哦10l电子管又称
6、电子管又称“真空管真空管”（Vacuum Tube）l电子管拥有三个最基本的极电子管拥有三个最基本的极阴极阴极(Cathode,K)：释放出电子流：释放出电子流 屏极屏极(Plate，P)：吸引和收集阴极发射的电子：吸引和收集阴极发射的电子（集极）（集极）栅极栅极(Gird,G)：控制电子流的流量：控制电子流的流量 l电子管的放大作用电子管的放大作用 l直热式三极管灯丝（直热式三极管灯丝（Filament）的制作材料）的制作材料钨丝钨丝 钍钨合金钍钨合金 氧化硷土氧化硷土 第十页，讲稿共四十页哦11第十一页，讲稿共四十页哦12第十二页，讲稿共四十页哦13l半导体是制造晶体管的基本材料半导体是制
7、造晶体管的基本材料 l本征半导体、自由电子和空穴本征半导体、自由电子和空穴 l共价电子与共价电子与 N型半导体型半导体、P型半导体型半导体lp-n结结 l二极管和三极管极其工作原理二极管和三极管极其工作原理 第十三页，讲稿共四十页哦14第十四页，讲稿共四十页哦15场效应管与晶体管的区别场效应管与晶体管的区别1.晶体管是晶体管是电流控制元件电流控制元件；场效应管是；场效应管是电压控制元件电压控制元件。2.晶体管参与导电的是晶体管参与导电的是电子电子空穴空穴，因此称其为双极型器件；，因此称其为双极型器件；场效应管是电压控制元件，参与导电的只有场效应管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子一种载流
8、子，因此称其为单级型器件。因此称其为单级型器件。3.晶体管的晶体管的输入电阻较低输入电阻较低，一般，一般102104；场效应管的场效应管的输入电阻高输入电阻高，可达，可达1091014 场效应管的分类场效应管的分类结型场效应管结型场效应管JFETMOS型场效应管型场效应管JFET第十五页，讲稿共四十页哦16 N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管结构场效应管结构漏极漏极D集电极集电极C源极源极S发射极发射极E栅极栅极G基极基极B衬底衬底B电极电极金属金属绝缘层绝缘层氧化物氧化物基体基体半导体半导体因此称之为因此称之为MOS管管第十六页，讲稿共四十页哦17 N N沟道沟道耗尽型耗尽型MO
9、SMOS场效应管结构场效应管结构+耗尽型耗尽型MOS管存在管存在原始导电沟道原始导电沟道第十七页，讲稿共四十页哦18 结型结型场效应管（场效应管（JFET)JFET)结构结构P+P+NGSDN沟道结型场效应管沟道结型场效应管导电沟道导电沟道第十八页，讲稿共四十页哦19ATO=Al2O3/TiO2超晶格第十九页，讲稿共四十页哦20Ga-doped ZnO第二十页，讲稿共四十页哦21第二十一页，讲稿共四十页哦22l“集成电路集成电路”(Integrated Circuit，IC)把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现某种特定功能的电子线路，集中
10、制造在一块小小的半某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上导体芯片上l集成度发展神速集成度发展神速 1962：几个、：几个、1965：近：近100个（个（IC）1967：1001000个（中规模个（中规模IC）1967-1973：100010000个（个（LSIC）1978：达：达10万万100万个单元（万个单元（VLSIC）目前集成度已突破千万单元目前集成度已突破千万单元 第二十二页，讲稿共四十页哦23100个晶体管以下的集成电路称为小规模集成电路个晶体管以下的集成电路称为小规模集成电路1001000个晶体管的集成电路称为中规模集成电路个晶体管的集成电路称为中规模集成电路10
11、00个晶体管以上的集成电路称大规模集成电路个晶体管以上的集成电路称大规模集成电路10万个晶体管以上的集成电路称超大规模集成电路万个晶体管以上的集成电路称超大规模集成电路 第二十三页，讲稿共四十页哦24第一代（以厘米为尺度的电子管）电子管计算机（第一代（以厘米为尺度的电子管）电子管计算机（1946-1957）第二代（以毫米为尺度的半导体）晶体管计算机（第二代（以毫米为尺度的半导体）晶体管计算机（1959-1964）第三代小规模集成电路计算机（第三代小规模集成电路计算机（1964-1970）第四代大规模集成电路计算机（第四代大规模集成电路计算机（1970-）第二十四页，讲稿共四十页哦25第二十五页
12、，讲稿共四十页哦26超大规模集成电路v Intel 386芯片1.2微米、几十万个晶体管v P40.09微米、4200万个晶体管第二十六页，讲稿共四十页哦27l集成电路中的基本元件结构 阴极 阳极 集电极 基极 发射极 源极 栅极 漏极 N P N P N+N+金属 N+P型衬底 P型衬底 P型衬底 P型阱 PN结二极管 NPN晶体管 nMOS晶体管N+、P+，重掺杂，重掺杂第二十七页，讲稿共四十页哦28l双极集成电路工艺 砷 注 入SiO2 SiO2 p-Si 衬底 （a）埋层制备第二十八页，讲稿共四十页哦29l双极集成电路工艺 N外延层P衬底 N+埋层 (b)外延层制备第二十九页，讲稿共四
13、十页哦30l双极集成电路工艺光致抗蚀剂钝化层N外延层 N+P （c）隔离区窗口制备第三十页，讲稿共四十页哦31l双极集成电路工艺 沟道隔断区硼离子注入 N N N+P (d)氧化物隔离区制备(1)第三十一页，讲稿共四十页哦32l双极集成电路工艺 N N SiO2 P+N+P+沟道隔断区 P (e)氧化物隔离区制备(2)第三十二页，讲稿共四十页哦33l双极集成电路工艺基区硼离子注入 光致抗蚀剂 N SiO2 P基区 P+N+埋层 (f)基区制备 第三十三页，讲稿共四十页哦34l双极集成电路工艺 光致抗蚀剂 SiO2 P+N+埋层 (g)基区引线孔制备 第三十四页，讲稿共四十页哦35l双极集成电路
14、工艺 砷离子注入发射区基区集电区埋层 N+集电区 (h)发射区制备第三十五页，讲稿共四十页哦36:1 1、原始硅片工艺、原始硅片工艺 硅单晶拉制到最终形成作为硅单晶拉制到最终形成作为ICIC衬底和有源区的硅片的一整套工艺技衬底和有源区的硅片的一整套工艺技术。术。2 2、掺杂工艺：、掺杂工艺：包括各种扩散掺杂和离子注入掺杂技术。包括各种扩散掺杂和离子注入掺杂技术。3、微细图形加工工艺、微细图形加工工艺：包括图形的复印和刻蚀转移两个方面。包括图形的复印和刻蚀转移两个方面。4、介质薄膜工艺：、介质薄膜工艺：包括各种热生长技术和各种包括各种热生长技术和各种CVD技术。技术。5、金属薄膜工艺：包括真空蒸
15、发技术、溅射技术和、金属薄膜工艺：包括真空蒸发技术、溅射技术和CVD技术。技术。第三十六页，讲稿共四十页哦37l设计和绘制电子线路图设计和绘制电子线路图 l集成电路的线路图转绘成芯片布局图集成电路的线路图转绘成芯片布局图l分解成与制造工艺对应的各个分解成与制造工艺对应的各个层次层次的布局图的布局图l数字化成数字化成“掩膜（掩膜（Mask）”图纸图纸 l在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结 l芯片测试、切割、分档芯片测试、切割、分档、引脚焊接、封装、引脚焊接、封装第三十七页，讲稿共四十页哦38分分立立元元件件集成集成电路电路
16、 I C 系系 统统 芯芯 片片System On A Chip(简称简称SOC)SOCSOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个芯片上完成整个系统的功能次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个芯片上完成整个系统的功能 SOCSOC与与ICIC组成的系统相比，由于组成的系统相比，由于SOCSOC能够综合并全盘考虑整个系统的各能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标第三十八页，讲稿共四十页哦39第三十九页，讲稿共四十页哦感谢大家观看感谢大家观看第四十页，讲稿共四十页哦