[信息與通信]半導(dǎo)體集成電路緒論(編輯修改稿)
2025-02-14 12:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電 路非 線 性 電 路線 性 電 路模 擬電 路時 序 邏輯電 路組 合 邏輯電 路數(shù) 字 電 路按功能分 類GS IU L S IV L S IL S IMS ISSI按 規(guī) 模分 類薄膜混合集成 電 路厚膜混合集成 電 路混合集成 電 路B i C MOSB i MOS型B i MOSC MOSNMOSP MOS型MOS雙極 型單 片集成 電 路按 結(jié)構(gòu) 分 類集成 電 路集成電路的分類 22 167。 2. 描述集成電路工藝技術(shù)水平的 五個技術(shù)指標(biāo) 1. 集成度 （ Integration Level）是以一個 IC芯片所包含的元件 (晶體管或門 /數(shù) )來衡量，（包括有源和無源元件） 。 自 IC問世以來，集成度不斷提高，現(xiàn)正邁向巨大規(guī)模集成 (Giga Scale IntegrationGSl)。 從電子系統(tǒng)的角度來看，集成度的提高使 IC進(jìn)入系統(tǒng)集成或片上系統(tǒng) (SoC)的時代。 23 2. 特征尺寸 (Feature Size) / （ Critical Dimension） 特征尺寸定義為器件中最小線條寬度 (對 MOS器件而言，通常指器件柵電極所決定的溝道幾何長度 )，也可定義為最小線條寬度與線條間距之和的一半。 集成電路的特征尺寸向深亞微米發(fā)展，目前的規(guī)?；a(chǎn)是 、 μm 、 Intel目前將大部分芯片生產(chǎn)制成轉(zhuǎn)換到 μm 。 特征尺寸從 4μm~70nm的成比例減少的線條 24 100μm 頭發(fā)絲粗細(xì) 50μm 30μm 接觸孔 2μm 2μm （ 晶體管的大小 ） （ 金屬化引線粗細(xì) ） 3050μm(皮膚細(xì)胞的大小 ) 集成電路中晶體管大小 、 接觸孔大小和金屬化引線的粗細(xì)與人類頭發(fā)絲粗細(xì) 、 皮膚細(xì)胞大小的比較 1μm 15nm 4 25 3. 晶片直徑 (Wafer Diameter) 為了提高集成度，可適當(dāng)增大芯片面積。然而，芯片面積的增大導(dǎo)致每個圓片內(nèi)包含的芯片數(shù)減少，從而使生產(chǎn)效率降低，成本高。采用更大直徑的晶片可解決這一問題。晶圓的尺寸增加，當(dāng)前的主流晶圓的尺寸為 8吋，正在向 12吋晶圓邁進(jìn)。下圖自左到右給出的是從 2吋～ 12吋按比例畫出的圓。 尺寸從 2吋～ 12吋成比例增加的晶圓 26 通過下圖以人的臉面相對照，我們可以對一個 12吋晶圓的大小建立一個直觀的印象。 一個 12吋晶圓與人臉大小的對比 27 4. 芯片面積 (Chip Area) 隨著集成度的提高，每芯片所包含的晶體管數(shù)不斷增多，平均芯片面積也隨之增大。 5. 封裝 (Package) IC的封裝最初采用插孔封裝 THP (throughhole package)形式。為適應(yīng)電子設(shè)備高密度組裝的要求，表面安裝封裝(SMP)技術(shù)迅速發(fā)展起來 。 28 167。 3. 集成電路設(shè)計與制造主要流程 設(shè)計 芯片檢測 單晶、外延材料 掩膜版 芯片制造過程 封裝 測試 系統(tǒng)需求 29 硅單晶片與加工好的硅片 30 集成電路芯片的顯微照片（ 4 4mm） 31 封裝好的集成電路 — 封裝與測試業(yè) — 32 1946年 1月 ， Bell實(shí)驗(yàn)室正式成立半導(dǎo)體研究小組 , W. Schokley肖克萊 ， J. Bardeen巴丁 、W. H. Brattain布拉頓 。 Bardeen提出了表面態(tài)理論 ， Schokley給出了實(shí)現(xiàn)放大器的基本設(shè)想 ，Brattain設(shè)計了實(shí)驗(yàn) 。 1947年 12月 23日 ， 第一次觀測到了具有放大作用的晶體管 。 167。 4. 微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史 1. 晶體管的發(fā)明 33 肖克萊( William Shockley) 巴丁(JohnBardeen) 布拉頓(Walter Brattain) 34 世界上第一個 Ge點(diǎn)接觸型 PNP晶體管 蒸金箔 塑料楔 金屬 基極 鍺 發(fā)射極 集電極 的間距 35 1956年諾貝爾物理學(xué)獎 授予美國加利福尼亞州景山（ Mountain View）貝克曼儀器公司半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室的 肖克萊 （ William Shockley， 1910—1989）、美國伊利諾斯州烏爾班那伊利諾斯大學(xué)的 巴丁 （ John Ba
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