微电子技术.pdf

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1、微电子技术微电子学系李宁5135521713817715852li_ning@fudan.edu.cn微电子(Microelectronics)技术¾微电子--微型电子电路基于固体物理、器件物理和电子学理论和方法，利用微细加工技术，在半导体材料上实现微小固体电子器件和集成电路的一门技术。其核心是半导体集成电路及其相关技术。内容•概述-微电子学发展及介绍•微观世界-半导体物理与器件•集成电路工艺制造-摩尔定律•制造设备和新产品-集成电路的一个瓶颈•集成电路设计和流程-宏观到微观•电路仿真-技术的变迁•集成电路测试、封装及可靠性-不可忽略的技术•新工艺、

2、新材料、新技术和新标准-探索和创新•我国微电子与世界的距离-奋起直追参考资料1.«微电子学概论»第二版，张兴、黄如，北京大学2.«微电子概论»，郝跃、贾新章，高等教育出版社3.«半导体集成电路»，朱正涌，清华大学出版社一，概述-微电子学发展及介绍产业变化•纺织业和机械制造业•电气化（电磁现象，电磁感应定律，电磁波理论和电磁铁）•新材料，新能源，生物工程，海洋工程，航空航天技术和电子信息技术微电子学研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，实现信号处理功能的科学，是以实现电路和系统的集成为目的。是信息领域的重要基础学科，研究并实现信息获取、传输、存

3、储、处理和输出的科学。涉及学科:固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等。微型电子电路技术核心-集成电路技术集成电路（IntegratedCircuit--IC）¾集成电路设计（design）¾集成电路制造（manufacture）¾集成电路封装（packaging）¾集成电路测试（testing）微电子发展和现状•1823—发现硅•1853—生长出硅晶体•1874—Braun最早对半导体器件(金属-半导体接触)作系统研究•1886—发现锗•1907—Round电致荧光现象(发光二

4、极管,LED)•1938—Schottky势垒(金属-半导体接触中的势垒起源于半导体中稳定的空间电荷,而非由于一个化学层的存在)•1947—Bardeen和Brattain发明了点接触晶体管•1947—Schottky发表p-n结和双极型晶体管经典性文章(三人1956诺贝尔奖)•1952--Schottky提出结型场效应晶体管Ebers晶闸管的基本模型—用途最多的开关器件之一•1952—G.W.A.Dummer在美国工程师协会座谈会上提出IC设想•1954—Chapin、Fuller和Pearson太阳能电池•1957–Kroemer建议采用异质结双

5、极晶体管提高e的效率(速度最快)•1958—Esaki发明隧道二极管(在重掺杂p-n结中观察到负阻效应)对半导体物理学的贡献非常大，(1973诺贝尔奖)•1958—TI的C.Kilby研究小组第一块IC(IntegratedCircuit)•1960—Kahng和Atalla报道了MOSFET•1962-1963PMOS,NMOS,CMOS•1962—Kahng、Atalla和Quist激光二极管•1963—F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术•1967—非挥发存储器EPROM、EEPROM、FRAM•1968—硅栅MOS电路•

6、1970—贝尔实验室的电荷偶合器件(CCD)•1970—共振隧穿二极管•1971—Intel1024位（1K）动态随机存储器（DRAM）•1971—Intel第一个微处理器（4004）2250个MOS管，8umPMOS工艺，主频108KHz•1974—Motorola8位微处理器(6800)6umNMOS工艺，5400个晶体管•肖克莱、巴丁和布诺顿发明了晶体管—20世纪最伟大的发明之一•信号放大特性•肖克莱与斯帕克斯、迪尔共同发明了单晶锗NPN结型晶体管•1952年G.W.A.Dummer提出集成电路设想•1958年C.Kilby研究小组第一块IC—

7、在锗衬底上制作相移振荡和触发器,12个器件IntelCPU芯片•1982--80286主频8-12MHz,2.0-1.5umNMOS工艺，13.4万晶体管•1985—80386主频16-33MHz,1.5-1.0umCMOS工艺，2.75万晶体管•1989—80486主频25-50MHz,1.0-0.6umCMOS工艺，120万晶体管•1991—80586奔腾60-166MHz,0.8um工艺，310万晶体管•9564位高能奔腾(pentium)MMXCPU(0.6um);9764位奔腾Ⅱ,•99奔腾Ⅲ,450-600M0.25um,…2001PⅣ,

8、1.7GHz现状2002－2005年全球各地区半导体产业销售状况表单位：2002200320042005亿美