采用的-第1章微電子學(xué)概論

微電子學(xué)概論

了解微電子學(xué)發(fā)展歷史及在科學(xué)技術(shù)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全的重要戰(zhàn)略作用。對(duì)微電子技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一些基本規(guī)律、發(fā)展前景的展望和進(jìn)行預(yù)測(cè)；對(duì)充分反映微電子技術(shù)領(lǐng)域的最新成果、體現(xiàn)前沿性和時(shí)代性等進(jìn)行了解。在半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)上，對(duì)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)、大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)、集成電路制造工藝、集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)及集成電路CAD技術(shù)等做基本的討論。初步掌握微電子領(lǐng)域研究的基本內(nèi)容。

教學(xué)目的

課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排2學(xué)分32學(xué)時(shí)第一章概論

（多媒體）

3學(xué)時(shí)第二章集成器件物理基礎(chǔ)（部分多媒體）

12學(xué)時(shí)第三章集成電路制造工藝

（多媒體）7學(xué)時(shí)第四章集成電路設(shè)計(jì)（多媒體）

4學(xué)時(shí)第五章微電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（多媒體）2學(xué)時(shí)第六章集成電路CAD技術(shù)（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))

4

學(xué)時(shí)考試方式：閉卷；

成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)30%，期末考試成績(jī)70%。教材Textbook

《微電子概論》

郝躍、賈新章、吳玉廣編著

普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

高等教育出版社

2003.12部分參考書(shū)籍半導(dǎo)體物理學(xué)劉恩科朱秉升羅晉生國(guó)防工業(yè)出版社高等學(xué)校工科電子類規(guī)劃教材張興，黃如，劉曉彥《微電子學(xué)概論》北京大學(xué)出版社

2000年第一版涵蓋了半導(dǎo)體物理和器件物理基礎(chǔ)知識(shí)，集成電路基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)、制造、最新技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)，內(nèi)容系統(tǒng)全面.謝君堂，曲秀杰等著《微電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)》

北京理工大學(xué)出版社

2006年

第一版曹培棟，亢寶位著

《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》

電子工業(yè)出版社

2001年第一版雙極、場(chǎng)效應(yīng)用晶體管原理高等學(xué)校電子信息類規(guī)劃教材、全國(guó)電子信息類專業(yè)“九五”部級(jí)重點(diǎn)教材。

部分參考書(shū)籍

《半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)》

GaryS.M.,SimonM.S.施敏著代永平譯2007年

《半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)》

曾樹(shù)榮著北京大學(xué)出版社

2002年第一版

賈新章著《電子電路CAD

技術(shù)》

西安電子科技大學(xué)出版社

2000年第一版

Mi.smith【美】著虞惠華湯庭鰲等譯《專用集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)》

電子工業(yè)出版社

朱正涌著

清華大學(xué)出版社2001

概論

第一章微電子技術(shù)與集成電路的發(fā)展歷程微電子技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路

集成電路的分類

集成電路的制造特點(diǎn)

主要內(nèi)容能源材料信息信息科學(xué)-信息的存儲(chǔ)和傳輸依賴微電子技術(shù)和集成電路各種信息產(chǎn)品的基礎(chǔ)就是微電子微電子技術(shù)和集成電路帶動(dòng)了一些列的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱產(chǎn)業(yè)微電子科學(xué)是最典型的高新技術(shù)，雖然只有短短50多年的發(fā)展歷史，但是它已經(jīng)發(fā)展成為整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，同時(shí)它又是發(fā)展極其迅速的一門(mén)技術(shù)?！?.1微電子技術(shù)與集成電路的發(fā)展歷程微電子技術(shù)和集成電路改變了社會(huì)生產(chǎn)方式和生活方式。甚至影響了世界經(jīng)濟(jì)和政治格局。計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程就是最生動(dòng)的例證！！！

單位質(zhì)量鋼筋對(duì)GDP的貢獻(xiàn)率為1

汽車為5計(jì)算機(jī)為1000

彩電為30集成電路為2000電子工業(yè)的高速發(fā)展依賴于半導(dǎo)體工業(yè)的快速提高微電子對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)表明：GDP增長(zhǎng)100元，需要10元左右電子工業(yè)增加值做支撐，其中就包括2-3元的集成電路產(chǎn)品。集成電路1年份集成電路塊數(shù)(億塊)銷售額（億、人民幣）百分比1999411000.8%200536010002%201070025004%國(guó)際上把VLSI技術(shù)稱為“掌握世界的鑰匙”，其規(guī)模和技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的標(biāo)志。日本經(jīng)濟(jì)學(xué)家：誰(shuí)控制了超大規(guī)模集成電路技術(shù)誰(shuí)就控制了世界產(chǎn)業(yè)。英國(guó)人：如果哪個(gè)國(guó)家不掌握半導(dǎo)體技術(shù)，哪個(gè)國(guó)家就會(huì)立刻加入不發(fā)達(dá)國(guó)家行列。除了自身對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大貢獻(xiàn)之外采用交流傳動(dòng)改造后，電力機(jī)車可節(jié)電20%-30%

內(nèi)燃機(jī)車可節(jié)油12%-14%全國(guó)一半以上中等城市的自來(lái)水公司，在管網(wǎng)自動(dòng)檢測(cè)和生產(chǎn)調(diào)度中使用計(jì)算機(jī)控制，可使自來(lái)水流失率降低50%人類社會(huì)的發(fā)展歷程

石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代

硅器時(shí)代硅材料(主要)寬禁帶半導(dǎo)體材料(GaAs)

研究的熱點(diǎn)自1968年開(kāi)始，硅技術(shù)為代表的信息技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文超過(guò)了以鋼鐵技術(shù)為代表的機(jī)械領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文11個(gè)國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地

微電子學(xué)-信息科學(xué)的基礎(chǔ)

研究在固體（半導(dǎo)體）材料上構(gòu)成的微小型化電路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的電子學(xué)分支，研究芯片級(jí)微電路系統(tǒng)的科學(xué)。研究電子或離子在固體材料中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理。目的：實(shí)現(xiàn)電路和系統(tǒng)的集成。(集成電路)(集成系統(tǒng))綜合性學(xué)科：半導(dǎo)體，集成工藝，電路設(shè)計(jì)等，涉及物理、化學(xué)、材料、電子、信號(hào)處理等發(fā)展方向：高集成度、低功耗、高性能、高可靠性一.微電子技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路微電子學(xué)微型電子電路原理

微電子技術(shù)微型電子電路技術(shù)

微電子技術(shù)利用微細(xì)加工技術(shù)，在半導(dǎo)體材料上實(shí)現(xiàn)微小型固體電子器件和集成電路的技術(shù)?；A(chǔ)：基于固體物理、器件物理和電子學(xué)理論和方法。核心：半導(dǎo)體集成電路及其相關(guān)技術(shù)集成電路：利用半導(dǎo)體工藝元件(電阻、電容、電感)和器件(晶體管、傳感器)在同一塊半導(dǎo)體制造完成，互聯(lián)在一起，形成完整的有獨(dú)立功能的電路或系統(tǒng)。晶體管是在實(shí)際需求牽引和理論推動(dòng)的共同作用下發(fā)明的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了同晶體管有關(guān)的半導(dǎo)體的三個(gè)物理效應(yīng)1873年，英國(guó)施密斯(W.Smith)晶體硒在光照射下電阻變小光電導(dǎo)效應(yīng)1877年，英國(guó)亞當(dāng)斯(W.G.Admas)晶體硒和金屬接觸在光照射下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)1906年，美國(guó)皮爾遜(G.W.Pierce)金屬與硅晶體接觸產(chǎn)生整流作用，半導(dǎo)體整流效應(yīng)能帶理論，晶體生長(zhǎng)和摻雜技術(shù)，為研究半導(dǎo)體提供了保證。

在實(shí)際應(yīng)用方面雷達(dá)的出現(xiàn)使高頻探測(cè)成為一個(gè)重要問(wèn)題，電子管不僅無(wú)法滿足這一要求，而且在使用中極其不便和不可靠。體積大，功耗大，壽命短。晶體管的研究非常重要從理論，技術(shù)，應(yīng)用等方面，為晶體管的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)20世紀(jì)初，電子管飛速發(fā)展。電子管，是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件

尋找物理或化學(xué)方法控制構(gòu)成固體的原子和電子的排列和行為，以產(chǎn)生新的有用的性質(zhì)從物理本質(zhì)上構(gòu)造材料，人工調(diào)控性能，建立材料結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系1932年,獲加利福尼亞理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位，1936年,獲麻省理工學(xué)院博士學(xué)位。1936年,在貝爾電話實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)海軍反潛作戰(zhàn)研究組任職。1945年,任貝爾實(shí)驗(yàn)室固體物理學(xué)研究組組長(zhǎng)。

1947年,發(fā)明點(diǎn)接觸晶體管，后貝爾電話實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)專利。1949年，提出結(jié)型晶體管理論

。1950年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制出結(jié)型晶體管。1956年，與巴丁、布喇坦獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1910～

肖克萊美國(guó)物理學(xué)家

1956年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)

威廉姆·

肖克萊

W.B.

Shockley

1928年，威斯康新大學(xué)麥迪遜分校電機(jī)工程系獲學(xué)士學(xué)位，1929年，獲碩士學(xué)位，畢業(yè)后留校擔(dān)任電機(jī)工程研究助理。1930年，在匹茲堡海灣實(shí)驗(yàn)研究所從事地球磁場(chǎng)等研究。1933年，在普林斯頓大學(xué)的魏德曼指導(dǎo)下研究固體物理學(xué)。1935年，任哈佛大學(xué)研究員；1936年，獲普林斯頓大學(xué)博士學(xué)位。1941年，在華盛頓海軍軍械實(shí)驗(yàn)室工作；1945年，貝爾電話公司實(shí)驗(yàn)研究所研究半導(dǎo)體及金屬導(dǎo)電機(jī)制、半導(dǎo)體表面性能等問(wèn)題。1947年，和布拉頓發(fā)明點(diǎn)接觸半導(dǎo)體三極管；1956年，獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1957年，和庫(kù)珀、施里弗共同創(chuàng)立了BCS理論，對(duì)超導(dǎo)電性做出合理的解釋。1972年，再次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第一位也是目前為止唯一兩次獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的人。

1908~1991

約翰·巴丁JohnBardeen

美國(guó)物理學(xué)家1956年,1972年兩次獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)約翰·巴丁JohnBardeenW.H.Brattain

布喇頓

1902—1987WalterBrattain

布拉坦

美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家

1956年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1902年，出生于中國(guó)廈門(mén)。1920年，進(jìn)威爾曼學(xué)院；1929年，獲明尼蘇達(dá)大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，同年進(jìn)入貝爾電話實(shí)驗(yàn)室。1931年，開(kāi)始致力于半導(dǎo)體研究，希望能用固體器件代替真空管。1942年，在哥倫比亞大學(xué)作戰(zhàn)研究組工作。1944年，回到貝爾電話實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家1947年，和巴丁發(fā)明了點(diǎn)接觸半導(dǎo)體三極管；1956年，獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。標(biāo)志著電子技術(shù)從電子管時(shí)代進(jìn)入到晶體管時(shí)代邁開(kāi)了第一步?。?！兩個(gè)n型層中間夾一p型層作為放大結(jié)構(gòu)，面結(jié)型晶體管具有實(shí)用的價(jià)值“可以想象，隨著晶體管和一般半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，電子設(shè)備可以在固體上實(shí)現(xiàn)，而不需要外部的連接線。這塊電路可以由絕緣層、導(dǎo)體、整流放大作用的半導(dǎo)體等材料組成”晶體管發(fā)明后約5年第一塊混合集成電路（只有12個(gè)元件）從此，微電子技術(shù)正式進(jìn)入了集成電路(IC)時(shí)代鍺襯底上，石蠟保護(hù)，通過(guò)選擇腐蝕得到互不連通的小島，在每個(gè)小島上制作一個(gè)晶體管，器件之間互聯(lián)采用引線焊接方法集成電路的迅速發(fā)展，除了物理原理之外，還得益于新工藝的發(fā)明1950年，美國(guó)人奧爾和肖克萊發(fā)明的離子注入工藝1956年，美國(guó)人富勒發(fā)明的擴(kuò)散工藝1960年，盧爾和克里斯坦森發(fā)明的外延生長(zhǎng)工藝1970年，斯皮勒和卡斯特蘭尼發(fā)明的光刻工藝這些關(guān)鍵工藝為晶體管從點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)向平面型結(jié)構(gòu)過(guò)渡并使其集成化提供了基本的技術(shù)支持集成電路(IntegratedCircuit,簡(jiǎn)稱IC)

通過(guò)一些列特定的加工工藝，將多個(gè)晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件，按照一定的電路連接集成在一塊半導(dǎo)體單晶片(Si或GaAs)或陶瓷等基片上，作為一個(gè)不可分割的整體執(zhí)行某一特定功能的電路組件。1923年，生于密蘇里州，在伊利諾伊大學(xué)獲得電氣工程學(xué)士后，在威斯康星大學(xué)獲電氣工程碩士學(xué)位。1947年，在全球聯(lián)合公司中心實(shí)驗(yàn)室工作；1952年，到貝爾實(shí)驗(yàn)室參加晶體管制造技術(shù)學(xué)習(xí)。1957年，美國(guó)空軍制定分子電子學(xué)，陸軍和海軍考慮薄膜電路技術(shù)，開(kāi)始承擔(dān)電路器件小型化研究。1958年，在美國(guó)得克薩斯儀器公司8月28日發(fā)明了第一塊集成電路（鍺單晶）。1959年，1月申請(qǐng)專利，3月公開(kāi)宣布發(fā)明集成電路，五年后獲專利權(quán)。2000年，獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。J.S.基爾比

——

集成電路之父1923～2005JackS.Kilby

杰克.

基爾比美國(guó)物理學(xué)家

2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

使晶體管的線寬盡可能小，確保各種半導(dǎo)體器件和電路間緊密編織至最小空間里。在頭發(fā)絲（發(fā)絲直徑：70~100微米）直徑大小的硅片上：

線寬10um:2.3千個(gè)晶體管；線寬1.5um:27萬(wàn)個(gè)晶體管；線寬0.13um：430萬(wàn)個(gè)以上晶體管。

計(jì)算機(jī)中的中央處理器（CPU）：超大規(guī)模集成電路，有幾十萬(wàn)到幾千萬(wàn)個(gè)晶體管。2.

微電子技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)主要特征：集成電路制造尺寸，以微米甚至納米來(lái)計(jì)量。電子器件和電路微小型化，適于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低、可靠性高。隨著超精微加工技術(shù)的提高，集成度已超過(guò)每個(gè)芯片含數(shù)千萬(wàn)個(gè)元件。3.

集成電路技術(shù)是微電子技術(shù)的核心

集成度不斷提高小特征尺寸和大圓片技術(shù)不斷適應(yīng)發(fā)展需要半導(dǎo)體產(chǎn)品的高性能化和多樣化微電子技術(shù)發(fā)展的多功能化化合物和寬禁帶半導(dǎo)體的新發(fā)展集成電路發(fā)展特點(diǎn)集成度不斷提高集成度：每個(gè)芯片上集成的晶體管和元件的數(shù)目集成電路的發(fā)展基本按照摩爾(Moore)定律每隔3年，特征尺寸縮小30%,集成度提高4倍crammingmorecomponentsontointegratedcircuits“摩爾定律”的預(yù)言成為以后幾十年指導(dǎo)集成電路技術(shù)發(fā)展的最終法則。雖然摩爾定律不是一個(gè)物理意義上的定律，但是集成電路行業(yè)中的學(xué)者、研發(fā)人員和工程技術(shù)人員已經(jīng)自覺(jué)、不自覺(jué)成為這個(gè)定律的忠實(shí)執(zhí)行者。

G.E.

摩爾

Intel公司創(chuàng)始人之一

集成電路的復(fù)雜度與摩爾定律1965年，摩爾提出：集成電路的復(fù)雜度按每三年特征尺寸縮小0.7倍、集成度翻兩番的指數(shù)規(guī)律。103106109

毫無(wú)疑問(wèn)，在過(guò)去的四十年里，摩爾定律成為了科技進(jìn)步速度的推動(dòng)力。然而傳統(tǒng)的光刻技術(shù)正在日益成為半導(dǎo)體制造工藝的頸，在從0.18微米到0.13微米的工藝轉(zhuǎn)換過(guò)程中各大廠商都碰到了很多困難（如現(xiàn)階段CPU制造過(guò)程中晶體管本身存在的漏電問(wèn)題），而最新的90nm制造工藝也遲遲無(wú)法投入量產(chǎn)。

Moore定律再一次面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果沒(méi)有技術(shù)突破，這一領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)40多年的經(jīng)驗(yàn)公式將不再有效。不過(guò)不用擔(dān)心，新的工藝、新的器件結(jié)構(gòu)、納米電子學(xué)為半導(dǎo)體工業(yè)帶來(lái)了曙光！

摩爾定律被譽(yù)為：

“定義個(gè)人電腦和互聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展軌跡的金律”。在過(guò)去數(shù)十年里展現(xiàn)出驚人的準(zhǔn)確性：不僅僅是微處理器，還包括內(nèi)存、硬盤(pán)、圖形加速卡——PC

的主要功能元件幾乎都是遵循著摩爾定律所“設(shè)計(jì)”的路線而不斷“進(jìn)化”和演變。多年來(lái)，英特爾公司持續(xù)開(kāi)展硅技術(shù)和制程創(chuàng)新，以切實(shí)的技術(shù)實(shí)踐一次次驗(yàn)證了摩爾定律。自個(gè)人電腦誕生至今，晶體管密度一再增加，提升了處理器與周邊硬件的性能及性價(jià)比，催生出規(guī)模達(dá)上萬(wàn)億美元的電子工業(yè)，使個(gè)人計(jì)算和通信走向全球。

Intel公司第一代CPU—4004

電路規(guī)模：

2300個(gè)晶體管

生產(chǎn)工藝：

10um;

最快速度：

108KHz1970年Intel公司CPU—386TM

電路規(guī)模：275,000個(gè)晶體管;

生產(chǎn)工藝：

1.5um;

最快速度：

33MHz

1985年Intel公司新一代CPU—Pentium?4

電路規(guī)模4200多萬(wàn)個(gè)晶體管；

生產(chǎn)工藝

0.13um

最快速度

2.4GHz2000年

奔4芯片70年代：Kb(千)10380年代：Mb(兆)10690年代：Gb(京)109預(yù)計(jì)：21世紀(jì)30年代：Tb(太)1012存儲(chǔ)器的集成度縮小器件的特征尺寸(芯片)，增大硅片面積(晶片)。集成電路的制造技術(shù)已經(jīng)從：微米亞微米(小于1μm)

超深亞微米（小于0.18μm

），

0.15μm和0.13μm的大生產(chǎn)技術(shù)也已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)特征尺寸為0.07μm

已經(jīng)真正實(shí)現(xiàn)了納米產(chǎn)業(yè)。單晶片的尺寸已經(jīng)從原來(lái)的1.8英寸(45mm）發(fā)展到今天的8英寸~12英寸(150~300mm)。

小特征尺寸和大圓片技術(shù)

集成電路單片集成度和最小特征尺寸的發(fā)展曲線

歷史回顧1904年,弗萊明發(fā)明第一只真空管電子二極管，標(biāo)志世界進(jìn)入電子時(shí)代；1907年,德福雷斯特向美國(guó)專利局申報(bào)真空三極管專利，使電子管成為實(shí)用器件；1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊發(fā)明點(diǎn)接觸晶體管，標(biāo)志晶體管時(shí)代到來(lái)；1958年,J.S.基爾比發(fā)明了第一塊數(shù)字集成電路，宣布電子工業(yè)進(jìn)入集成電路時(shí)代；1965年,戈登.摩爾給出摩爾定律。集成電路不同發(fā)展階段的特征參數(shù)主要特征

主要特征SSI1964年MSI1966年LSI1971年VLSI1980年ULSI1990年GSL

2000年

元件數(shù)（片）<102

102-103103-105105-107107-109

>109

特征線寬

μm5-103-51-3<10.3-0.50.12-0.18氧化層厚度

nm

>120

>100

>40

>1510-15

<10

結(jié)深

μm

>

21.2-20.5-1.20.2-0.50.1-0.2

<

0.1

硅片直徑

inch(mm)

1.8

45

2-3

50-75

4-5100-125

61508>15012

300

半導(dǎo)體產(chǎn)品的高性能化和多樣化性能表現(xiàn)在容量、集成度和速度性能的迅速提高功耗和工作電壓性能的明顯改善

表3.

集成電路技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)化合物和寬禁帶半導(dǎo)體的新發(fā)展化合物半導(dǎo)體器件目前主要還是以砷化鎵為主流，但遠(yuǎn)不如硅器件成熟，市場(chǎng)較小。但某些特性可實(shí)現(xiàn)的功能是硅器件無(wú)法完成的。所以其重要作用十分突出，如在超高速、微波和毫米波等領(lǐng)域發(fā)展迅速，圓片直徑已完全進(jìn)入100mm向150mm

發(fā)展，設(shè)計(jì)線寬正向0.1μm發(fā)展。寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅(Eg=2.33ev),氮化鎵(Eg=3.45ev),氮化鋁(Eg=6.2ev）等新一代寬禁帶半導(dǎo)體，近幾年發(fā)展突飛猛進(jìn)。碳化硅、氮化鎵已從材料研究進(jìn)入器件研究。特別是氮化鎵在高溫、高頻、光電等方面更有獨(dú)特的發(fā)展?jié)摿?所以被稱為是第三代半導(dǎo)體新技術(shù)。工業(yè)控制和機(jī)電一體化專用IC通信用IC集成傳感器IC智能儀器儀表專用IC家電專用IC單片集成電路是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)單元電路功能，不需外接元器件的集成電路。所有電子元器件在同一半導(dǎo)體上制作要實(shí)現(xiàn)單片集成，需要解決一些不易微小型化的電阻、電容元件和功率器件的集成，以及各元件在電路性能上互相隔離的問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)芯片在速度和功能上已無(wú)法滿足需要，實(shí)現(xiàn)單片上多功能化勢(shì)在必行。在10mm2的芯片上集成一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達(dá)108～109元器件/片，將使IC、IC應(yīng)用進(jìn)入新時(shí)代。除了提高速度性能外，實(shí)現(xiàn)單片上多功能化是趨勢(shì)。多媒體芯片與系統(tǒng)集成芯片（SoC）的出現(xiàn)正是重要途徑。SoC被稱為未來(lái)芯片的主流,。發(fā)展的方向具有較強(qiáng)的聲音、圖像、通信處理能力的新型多媒體芯片。系統(tǒng)集成芯片(單片系統(tǒng))

SoC

SystemonChip§1.2集成電路的分類

集成電路是由元、器件組成。無(wú)源元件：電阻、電容、電感、互連線、傳輸線等。有源器件：各類晶體管，雙極型、場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

集成電路分類：一．

集成電路的分類按器件結(jié)構(gòu)類型分類

按集成電路規(guī)模分類按使用基片材料分類按電路功能分類按應(yīng)用領(lǐng)域分類小規(guī)模中規(guī)模大規(guī)模超大規(guī)模特大規(guī)模巨大規(guī)模P型MOSN型MOS

互補(bǔ)型MOS雙極MOS雙極互補(bǔ)MOS電子元件在同一半導(dǎo)體半導(dǎo)體元件和芯片數(shù)字信號(hào)處理的電路對(duì)模擬信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換同時(shí)處理模擬和信號(hào)的電路

厚膜混合IC薄膜混合IC

TTLECL等P-MOS

N-MOSC-MOS

BiMOS

BiCMOS

混合IC雙極型MOS型BiCMOS

單片IC

或半導(dǎo)體IC二.

按電路結(jié)構(gòu)分類

分為兩類采用外延生長(zhǎng)、氧化、光刻、擴(kuò)散等技術(shù)，將多個(gè)晶體管、電阻、電容等元件以及它們之間的連線做在一塊半導(dǎo)體基片上所構(gòu)成的電路。半導(dǎo)體集成電路

硅半導(dǎo)體集成電路、化合物半導(dǎo)體集成電路硅集成電路仍然是主流，化合物集成電路主要是砷化鎵。1.

半導(dǎo)體集成電路（單片集成電路

Monolithic）2.

混合集成電路是指將多個(gè)半導(dǎo)體集成電路芯片或半導(dǎo)體集成電路芯片與各種分立元器件通過(guò)一定的工藝進(jìn)行二次集成，構(gòu)成一個(gè)完整的、更復(fù)雜的功能器件。通常也叫二次集成包括：無(wú)源元件(電阻，電容，電感)、半導(dǎo)體芯片、帶有互聯(lián)金屬化層的絕緣基板制造工藝厚膜IC:厚度>1μm的膜，制備厚膜電阻、電容和絕緣層以及互聯(lián)線。采用各種漿料(Ag2O-Ag電阻漿料、Au或Cu漿料。隔離介質(zhì)的玻璃漿料)。漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)涂敷到玻璃或陶瓷基板上，形成電阻或互聯(lián)線圖形。再與同基片上的器件或單片集成電路組裝。薄膜IC

：厚度

<1μm的膜，采用真空蒸發(fā)、濺射技術(shù)在硅片或玻璃基片制備薄膜電阻、電容等再與同基片上的器件或單片集成電路組裝。2.

混合集成電路

三.按電路功能分類

模擬IC

或線性電路

數(shù)字IC或時(shí)序邏輯電路

混合信號(hào)IC或數(shù)、模混合電路對(duì)模擬信號(hào)(連續(xù)變化信號(hào))進(jìn)行放大，轉(zhuǎn)換，調(diào)整運(yùn)算等功能的集成電路放大器模擬乘法器模擬開(kāi)關(guān)采用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)字計(jì)算和邏輯函數(shù)運(yùn)算的集成電路處理器微控制器存儲(chǔ)器

同時(shí)處理模擬和數(shù)字兩種信號(hào)

A/D轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器

小規(guī)模IC

（SSI）：10～100個(gè)元、器件／片;

如各種邏輯門(mén)電路、集成觸發(fā)器。

中規(guī)模IC

（MSI）：100～1000個(gè)元、器件／片;

如譯碼器、編碼器、寄存器、計(jì)數(shù)器。

大規(guī)模IC

（LSI）：1000～105個(gè)元器件／片，如中央處理器，存儲(chǔ)器。

超大規(guī)模IC

（VLSI）：105個(gè)元器件以上／片，CPU含有元件310萬(wàn)～330萬(wàn)個(gè)。四.按電路規(guī)模（集成度）分類特大規(guī)模IC

（ULSI）：元器件數(shù)

107~109／片巨大規(guī)模IC

（

GSI）：元器