1、關于物理學與新能源技術第一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1一、引 言微電子技術： 微型電子電路技術微電子： 微型的電子電路實現(xiàn)某種特定功能的電子線路，集中制造在一塊小小的半導體芯片上。把由若干個晶體管電阻電容等器件組成半導體基片上第二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2一、引 言 微電子技術是信息社會生活和工作的基礎。 信息化的關鍵是計算機和通訊機，其基礎都是微電子技術。 微電子技術已經(jīng)滲透到社會的各個領域，影響面極廣，發(fā)展微電子技術是當今高科技發(fā)展的關鍵問題。 微電子技術的核心是集成電路技術；集成電路的標志性產(chǎn)品是CPU（即中央處理器）； 它廣泛應用于人類社會的各個領域。如科

2、技、經(jīng)濟、軍事、金融、文教乃至家庭生活。第三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月31、微電子技術應用微電子技術被廣泛應用于社會的各個行業(yè) 微電子技術與計算機技術相輔相成，推動了信息技術的高速度發(fā)展傳統(tǒng)工業(yè)的行業(yè)改造和技術更新使商業(yè)領域的傳統(tǒng)賬冊產(chǎn)生了根本的變化與其他技術的結合和滲透發(fā)展成新的技術現(xiàn)代化的軍事與國防也離不開微電子技術 深刻地、廣泛地影響著人們的生活 第四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月4微電子無處不在： 公共汽車IC卡、銀行儲蓄卡和信用卡、小區(qū)智能卡、電子手表、語言賀卡和玩具、電子琴、手機、洗衣機、電視機、電話機等等日常生活用品中都有芯片（微電子）。第五張，PPT共四

3、十頁，創(chuàng)作于2022年6月5 1948年BELL實驗室發(fā)明第一只晶體管微電子技術第一個里程碑； 1959年硅平面工藝的發(fā)展和集成電路的發(fā)明微電子技術第二個里程碑； 1971年微機的問世微電子技術第三個里程碑。2、微電子技術發(fā)展及現(xiàn)狀第六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月6人的頭發(fā)100微米 Intel 80386 1.20微米工藝33MHzIntel 80486 0.80微米工藝100MHzIntel Pentium 0.60微米工藝200MHzIntel P II 0.35微米工藝500MHzIntel P III 0.25微米工藝800MHz最近已經(jīng)達到0.13微米2 GMHz目前集

4、成電路制造商進軍0.1微米工藝 電子元器件和線路越來越小、細，集成度越來越高，芯片運行的速度越來越高快。摩爾定律 ：集成度（容量）每1、2、1.5年（65、97年、媒體）翻一番，而價格保持不變甚至下降。大規(guī)模芯片生產(chǎn)已達到0.25微米工藝 ，0.06微米已應用于顯示，目前最窄：32納米。第七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月73、向微米工藝的極限挑戰(zhàn) 目前，由Intel為代表的多家公司正在開發(fā)“極端紫外”光刻技術，用氙燈將波長降至0.01微米；IBM則致力于0.005微米波長的X射線光刻技術研究工作。光刻技術大規(guī)模集成電路的集成度是微電子技術的重要標志；單晶片的尺寸已經(jīng)從原來的5英寸發(fā)展

5、到了今天的8英寸、12英寸。第八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月8電子管晶體管場效應管（厚膜）薄膜晶體管二、基本元件結構第九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月9電子管又稱“真空管”（Vacuum Tube）電子管擁有三個最基本的極陰極(Cathode, K)：釋放出電子流 屏極(Plate，P) ：吸引和收集陰極發(fā)射的電子 （集極）柵極(Gird, G)：控制電子流的流量 電子管的放大作用 直熱式三極管燈絲（Filament）的制作材料鎢絲 釷鎢合金 氧化鹼土 1電子管第十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月10第十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月11第十二張，PP

6、T共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月122晶體管半導體是制造晶體管的基本材料 本征半導體、自由電子和空穴 共價電子與 N型半導體 、P型半導體p-n結 二極管和三極管極其工作原理 第十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月13第十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月14場效應管與晶體管的區(qū)別1. 晶體管是電流控制元件；場效應管是電壓控制元件。2. 晶體管參與導電的是電子空穴，因此稱其為雙極型器件； 場效應管是電壓控制元件，參與導電的只有一種載流子， 因此稱其為單級型器件。3. 晶體管的輸入電阻較低，一般102104； 場效應管的輸入電阻高，可達1091014場效應管的分類結型場效應管JF

7、ETMOS型場效應管JFET3、場效應管第十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月15 N溝道增強型MOS場效應管結構增強型MOS場效應管漏極D集電極C源極S發(fā)射極E柵極G基極B襯底B電極金屬絕緣層氧化物基體半導體因此稱之為MOS管Sect第十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月16 N溝道耗盡型MOS場效應管結構耗盡型MOS場效應管+ + + + + + + 耗盡型MOS管存在原始導電溝道Sect第十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月17 結型場效應管（JFET)結構P+P+NGSDN溝道結型場效應管導電溝道結型場效應管第十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月184、

8、薄膜晶體管 (TFT )ATO=Al2O3/TiO2超晶格第十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月19Ga-doped ZnO第二十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月20第二十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月21“集成電路”(Integrated Circuit，IC)把由若干個晶體管、電阻、電容等器件組成的、實現(xiàn)某種特定功能的電子線路，集中制造在一塊小小的半導體芯片上集成度發(fā)展神速 1962：幾個、 1965：近100個（IC ） 1967：1001000個（中規(guī)模IC ） 1967-1973：100010000個（LSIC）1978：達10萬100萬個單元（VLSIC

9、） 目前集成度已突破千萬單元 三、集成電路第二十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月22100個晶體管以下的集成電路稱為小規(guī)模集成電路1001000個晶體管的集成電路稱為中規(guī)模集成電路1000個晶體管以上的集成電路稱大規(guī)模集成電路10萬個晶體管以上的集成電路稱超大規(guī)模集成電路 第二十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月23第一代（以厘米為尺度的電子管）電子管計算機（1946-1957） 第二代（以毫米為尺度的半導體）晶體管計算機（1959-1964） 第三代小規(guī)模集成電路計算機（1964-1970）第四代大規(guī)模集成電路計算機（1970-） 第二十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022

10、年6月24第二十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月25超大規(guī)模集成電路 Intel 386芯片1.2微米、幾十萬個晶體管 P40.09微米、4200萬個晶體管第二十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月26集成電路中的基本元件結構 陰極 陽極 集電極 基極 發(fā)射極 源極 柵極 漏極 N P N P N+ N+ 金屬 N+ P型襯底 P型襯底 P型襯底 P型阱 PN結二極管 NPN晶體管 nMOS晶體管半導體材料和半導體集成電路N+、P+，重摻雜第二十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月27雙極集成電路工藝 砷 注 入SiO2 SiO2 p-Si 襯底 （a）埋層制備半導體集成

11、電路工藝技術舉例子第二十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月28雙極集成電路工藝 N外延層P襯底 N+ 埋層 (b) 外延層制備半導體和半導體集成電路第二十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月29雙極集成電路工藝光致抗蝕劑鈍化層N外延層 N+ P （c）隔離區(qū)窗口制備半導體集成電路工藝技術第三十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月30雙極集成電路工藝 溝道隔斷區(qū)硼離子注入 N N N+ P (d) 氧化物隔離區(qū)制備(1)半導體和半導體集成電路第三十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月31雙極集成電路工藝 N N SiO2 P+ N+ P+ 溝道隔斷區(qū) P (e) 氧化物隔

12、離區(qū)制備(2) 半導體集成電路工藝技術第三十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月32雙極集成電路工藝基區(qū)硼離子注入 光致抗蝕劑 N SiO2 P基區(qū) P+ N+埋層 (f)基區(qū)制備 半導體集成電路工藝技術第三十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月33雙極集成電路工藝 光致抗蝕劑 SiO2 P+ N+埋層 (g)基區(qū)引線孔制備 半導體集成電路工藝技術第三十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月34雙極集成電路工藝 砷離子注入發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)埋層 N+集電區(qū) (h)發(fā)射區(qū)制備半導體集成電路工藝技術第三十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月35半導體集成電路工藝技術集成電路工藝

13、技術主要包括:1、原始硅片工藝 硅單晶拉制到最終形成作為IC襯底和有源區(qū)的硅片的一整套工藝技術。2、摻雜工藝： 包括各種擴散摻雜和離子注入摻雜技術。 3、微細圖形加工工藝 ： 包括圖形的復印和刻蝕轉移兩個方面。4、介質薄膜工藝： 包括各種熱生長技術和各種CVD技術。5、金屬薄膜工藝：包括真空蒸發(fā)技術、濺射技術和CVD技術。第三十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月36集成電路的設計和制作設計和繪制電子線路圖 集成電路的線路圖轉繪成芯片布局圖分解成與制造工藝對應的各個層次的布局圖數(shù)字化成“掩膜（Mask）”圖紙 在半導體材料（例如硅晶片）上進行鍍膜、光刻、酸洗、燒結 芯片測試、切割、分檔 、引腳焊接、封裝第三十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月37分立元件集成電路 I C 系 統(tǒng) 芯 片System On A Chip(簡稱SOC)四、集成電路走向系統(tǒng)芯片