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2025-06-29 04:54本頁面
【正文】 冷卻后 ， 小球上制成了合金二極管或合金三極管 。因此，經(jīng)過探索研究，找到了一種更好的方法，這就是擴散法。擴散法是在硅平面工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 此后 ， 光刻技術(shù) ， 薄膜蒸發(fā)技術(shù)又先后被引進(jìn)到半導(dǎo)體器件制造中來 。 用擴散法制造的硅晶體管 ， 其頻率 、 功率 、 飽和壓降和表面噪聲等性能以及器件的穩(wěn)定性 、 可靠性 ， 大大超過了鍺器件 ， 這為集成電路制造技術(shù)奠定了基礎(chǔ) 。集成的設(shè)想出現(xiàn)在 50年代末和 60年代初，是采用 硅平面技術(shù)和薄膜與厚 膜技術(shù) 來實現(xiàn)的。 23 單片集成電路工藝 ? 利用研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發(fā)等一整套平面工藝技術(shù)，在一小塊硅單晶片上同時制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，并且采用一定的 隔離技術(shù) 使各元件在電性能上互相隔離。隨著單片集成電路從小、中規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，平面工藝技術(shù)也隨之得到發(fā)展。 25 薄膜集成電路工藝 ? 整個電路的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及其間的互連線 ,全部用厚度在 1微米以下的金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質(zhì)薄膜，并通過 真空蒸發(fā)工藝 、 濺射工藝 和電鍍等工藝重疊構(gòu)成。 26 ? 薄膜集成電路中的晶體管采用薄膜工藝制作 , 它的材料結(jié)構(gòu)有兩種形式：①薄膜場效應(yīng)硫化鎘和硒化鎘晶體管，還可采用碲、銦、砷、氧化鎳等材料制作晶體管；②薄膜熱電子放大器。 薄膜集成電路工藝 27 ? 實際應(yīng)用的薄膜集成電路均采用混合工藝，也就是用薄膜技術(shù)在玻璃、微晶玻璃、鍍釉或拋光氧化鋁陶瓷基片上制備無源元件和電路元件間的互連線，再將集成電路、晶體管、二極管等有源器件的芯片和不便用薄膜工藝制作的功率電阻、大電容值的電容器、電感等元件用熱壓焊接、超聲焊接、梁式引線或凸點倒裝焊接等方式組裝成一塊完整電路。淀積過程是使用一細(xì)目絲網(wǎng)，制作各種膜的圖案。氧化鋁基片經(jīng)過清洗后印刷導(dǎo)電涂料，制成內(nèi)連接線、電阻終端焊接區(qū)、芯片粘附區(qū)、電容器的底電極和導(dǎo)體膜。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔點凸點倒裝焊或梁式引線等工藝制作，然后裝在燒好的基片上，焊上引線便制成厚膜電路。用厚膜工藝制備多層布線的工藝比較方便，多層工藝相容性好，可以大大提高二次集成的組裝密度。與薄膜集成電路相仿，厚膜集成電路由于厚膜晶體管尚不能實用，實際上也是采用混合工藝。通用電路和標(biāo)準(zhǔn)電路的數(shù)量大，可采用單片集成電路。 32 ? 厚膜、薄膜集成電路在某些應(yīng)用中是互相交叉的。另外，由于厚膜電路在工藝制造上容易實現(xiàn)多層布線，在超出單片集成電路能力所及的較復(fù)雜的應(yīng)用方面，可將大規(guī)模集成電路芯片組裝成超大規(guī)模集成電路，也可將單功能或多功能單片集成電路芯片組裝成多功能的部件甚至小的整機。不過 ,在 微波集成電路 、較大功率集成電路方面，薄膜、厚膜混合集成電路還具有優(yōu)越性。必要時甚至可配接上個別超小型元件，組成部件或整機?？梢哉f集成電路的集成度幾乎以每年翻一番的速度高速發(fā)展。 目前，硅晶圓片（ wafer）是以 8in（直徑 200mm）為主，集成電路的設(shè)計與制造的最小線寬約為 ~ m。 ? 集成電路的制造工藝流程十分復(fù)雜，而且不同的種類、不同的功能、不同的結(jié)構(gòu)的集成電路，其制造的工藝流程也不相同。 36 ? 在表 01中列出了從 1995年到 2022年集成電路的發(fā)展情況和展望 。這樣，可以在其體積不變的情況下，不斷增強集成電路的功能，降低使用的成本。一般講要制造一個可制造的 64 MB DRAM的生產(chǎn)線，需要投資約 10億美元。同時 ,比如銅引線工藝、低 K介質(zhì)材料等新工藝也引起人們研究的興趣。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，同時成本也相對低廉，便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。用集成電路來裝配電子設(shè)備，其裝配密度相比晶體管可以提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時間也可以大大提高。雖然它看起來并不美觀，但事實證明，其工作效能要比使用離散的部件要高得多。當(dāng)時，晶體管的發(fā)明彌補了電子管的不足，但工程師們很快又遇到了新的麻煩。很明顯，這種做法是不切實際的。 42 半導(dǎo)體設(shè)備與鉛結(jié)構(gòu)模型 43 ? 其實，在 20世紀(jì) 50年代，許多工程師都想到了這種集成電路的概念。在基爾比研制出第一塊可使用的集成電路后，諾伊斯提出了一種“半導(dǎo)體設(shè)備與鉛結(jié)構(gòu)”模型。諾伊斯的方案最終成為集成電路大規(guī)模生產(chǎn)中的實用技術(shù)。他們被公認(rèn)為集成電路共同發(fā)明者。相反，它卻首先引起了軍事及政府部門的興趣。美國宇航局也開始對該技術(shù)表示了極大興趣。 45 46 集成電路應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng) ? 1962年，德州儀器為“民兵 I”型和“民兵 II”型導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)研制 22套集成電路。到 1965年，美國空軍已超越美國宇航局，成為世界上最大的集成電路消費者。早在 1965年，摩爾就曾對集成電路的未來作出預(yù)測。而實際上，每過 12個月芯片上集成的電子元件數(shù)量都會翻一番。 49 50 “ Busi 141PF”計算機 ? 在 20世紀(jì) 60年代，計算機通常都是笨重的龐然大物。 1969年，英特爾公司為日本計算機公司最新研發(fā)的“ Busi 141PF”計算機設(shè)計 12塊芯片。于是誕生了歷史上第一個微處理器 4004。英特爾公司的 4004微處理器雖然并不是首個商業(yè)化的微處理器，但卻是第一個在公開市場上出售的計算機元件。 ENIAC使用了 18000個真空管，占據(jù)了整個房間?！?Microma”液晶數(shù)字表是應(yīng)用“系統(tǒng)芯片”技術(shù)的首款產(chǎn)品。 1970年，普爾薩剛剛上市時售價為 2100美元。比如，一個針尖上可以容納 3000萬個 45毫微米大小的晶體管。 57 58 集成電路發(fā)展簡史 ? 1947年：貝爾實驗室肖克萊等人發(fā)明了晶體管，這是微電子技術(shù)發(fā)展中第一個里程碑； 1950年：結(jié)型晶體管誕生； 1950年： R Ohl和肖特萊發(fā)明了離子注入工藝； 1951年：場效應(yīng)晶體管發(fā)明； 59 ? 1956年： C S Fuller發(fā)明了擴散工藝； 1958年：仙童公司 Robert Noyce與德儀公司基爾比間隔數(shù)月分別發(fā)明了集成電路，開創(chuàng)了世界微電子學(xué)的歷史； 1960年： H H Loor和 E Castellani發(fā)明了光刻工藝； 1962年：美國 RCA公司研制出 MOS場效應(yīng)晶體管； ? 1963年： CMOS技術(shù)，今天， 95%以上的集成電路芯片都
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