集成电路教学ppt.ppt

1、课程教学,集成电路,集成电路简介,集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母IC表示。 是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连

2、接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。,基本内容,集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中

3、用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯特诺伊思（基于锗的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。 集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点，同时成本低，便于大规模成产。它不仅在工、民用电子设备如电视机计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事通信等方面也得到广泛应用。,发展,总体来看，IC设计业与芯片制造业所占比重呈逐年上升的趋势，2010年已分别达到25.3%和31%;封装测试业所占比重则相应下降，2010年为43.7%，但其所占比重依然是最大的。 据中国集成电路封装行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻显示

4、，在产业规模快速增长的同时，IC 设计、芯片制造和封装测试三业的格局也正不断优化。2010年，国内IC设计业同比增速达到34.8%，规模达到363.85亿元;芯片制造业增速也达到31.1%，规模达到447.12亿元;封装测试业增速相对稍缓，同比增幅为26.3%，规模为629.18亿元。 目前，我国集成电路产业集群已初步形成集聚长三角、环渤海和珠三角三大区域的总体产业空间格局，2010年三大区域集成电路产业销售收入占全国整体产业规模的近95%。集成电路产业基本分布在省会城市和沿海的计划单列市，并呈现“一轴一带”的分布特征，即东起上海、西至成都的沿江发展轴以及北起大连、南至深圳的沿海产业带，形成了

5、北京、上海、深圳、无锡、苏州和杭州六大重点城市。 去年年初，国务院发布了国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知，从财税、投融资、研发、进出口、人才、知识产权等方面给予集成电路产业诸多优惠，政策覆盖范围从设计企业与生产企业延伸至封装、测试、设备、材料等产业链上下游企业，产业发展政策环境进一步好转。前瞻网中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告表示，根据国家规划，到2015年国内集成电路产业规模将在2010年的基础上再翻一番，销售收入超过3000亿元，满足国内30%的市场需求。芯片设计能力大幅提升，开发出一批具有自主知识产权的核心芯片，而封装测试业进入国际主流领

6、域。“十二五”期间，中国集成电路产业将步入一个新的黄金发展期。,MOS类型,按晶体管的沟道导电类型，可分为P沟MOSIC、N沟MOSIC以及将P沟和N沟MOS晶体管结合成一个电路单元的互补MOSIC，分别称为PMOS 、NMOS和CMOS集成电路。随着工艺技术的发展，CMOS集成电路已成为集成电路的主流，工艺也日趋完善和复杂 ，由P阱或N阱CMOS发展到双阱CMOS工艺。80年代又出现了集双极型电路和互补金 属-氧化物-半导体(CMOS)电路优点的BiCMOS集成电路结构。按栅极材料可分为铅栅、硅栅、硅化物栅和难熔金属(如钼、钨)栅等MOSIC，栅极尺寸已由微米进入亚微米(0.51微米)和强亚

7、微米(0.5微米以下)量级 。此外，还发展了不同的MOS集成电路结构的MOSIC:如浮栅雪崩注入MOS(FAMOS)结构，用于可擦写只读存贮器;扩散自对准MOS(DMOS)结构和V型槽MOS结构等，可满足高速、高电压要求。近年来发展了以蓝宝石为绝缘衬底的CMOS结构，具有抗辐照、功耗低和速度快等优点。MOSIC广泛用于计算机、通信、机电仪器、家电自动化、航空航天等领域，可使整机体积缩小、工作速度快、功能复杂、可靠性高、功耗低和成本便宜等。,优点,制造结构简单，隔离方便。 电路尺寸小、功耗低适于高密度集成。 MOS管为双向器件，设计灵活性高。 具有动态工作独特的能力。 温度特性好。其缺点是速度较

8、低、驱动能力较弱。一般认为MOS集成电路功耗低、集成度高，宜用作数字集成电路;双极型集成电路则适用作高速数字和模拟电路。,生产条件,除了集成电路技术本身之外，半导体车间对我国集成电路生产基础条件的发展也起了重要的推动作用。为了满足大规模集成电路生产对于设备的高精度和自动化要求，有很多关键设备都是自制的，例如高精度初缩机、扩散炉和三氯乙烯氧化系统、高速匀胶机、等离子刻蚀机等。有些设备是由半导体车间提出性能要求并进行试用改进，与其它单位协作生产，例如高精度分步重复精缩机就是与我校无线电系、精仪系协作定型生产的，这一精缩机成了当时国内集成电路厂普遍采用的设备。 为了满足大规模集成电路制造对减少灰尘沾

9、污的要求，半导体车间自己设计、自己采购材料、联系施工，对原来的800平方米实验室进行了净化改造，于1975年建成了350平方米、净化级别达到1000级和10000级的超净车间。这是当时国内集成电路生产用的第一个超净车间，它满足了大规模集成电路研制的需要，一直使用到1993年。,MOS集成电路工艺,硅集成电路制造技术中的基础工艺，内容包括硅衬底与清洗、氧化、扩散、离子注入、外延、化学气相淀积、光刻与腐蚀/N，蚀、金属化与多层布线、表面钝化以及工艺集成制造技术。前面l-10章，一方面介绍了各种工艺，建立了工艺规范并确定了其规范号;另一方面确定了工艺制程中的各种工序。集成电路工艺制程依一定次序的各工序组成，而工序由各工步所构成，工步中的各种工艺由其规范来确定，工艺规范由其规范号和工艺序号(i)得到，最终在硅