微电子器件与IC设计 (1)PPT课件
合集下载
微电子器件基础PPT全套课件
电子管的发明
1883年，美国发明家爱迪生 （T· A· Edison，1847—1931）发现了 热的灯丝发射电荷的现象，并被称之为 “爱迪生效应”。 1897年，英国物理学家汤姆逊 （J· J· Thomson1856～1940 ）解释了 这种现象，并把带电的粒子称为“电 子”。 1904英国伦敦大学电工学教授弗莱明 （S· J· A· Fleming1849～1945）研制出检测 电波用的第一只真空二极管，从而宣告 人类第一个电子二极管的诞生。
SW uP
MPEG ROM
PCB
ROM ATM ASIC
SW
FPGA
SW
SW
SRAM ROM
uP Core
MPEG ROM
FPGA A/D Block
ATM Glue Logic
SOC
SoC Example
R O M
D R A M
CPU
DSP
FPGA
SRAM
Flash
Switch
Fabric
Al V Rc Rb in out n SiO2 E n+ p n n+ B
300 Cu Strained Si high-K metal
300 ? Strained Si high-K metal
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
The limit for oxide -0.8 nm Dielectrics with high k= HfO2, ZrO2… Polysilicon metal
2009 0.045 64G 520 620 2500 8-9 0.6-0.9 300
微电子与集成电路设计1
10 3
26
2015-6-1
本征半导体
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
17
2015-6-1
0.35uM CMOS工艺的多层互联线
18
2015-6-1
IC设计与金属布线
多数情况下，IC特别是VLSI版图设计者的基本 任务是完成金属布线。因为基本器件其它各层的 版图通常已经事先做好，存放在元件库中。门阵 列电路中，单元电路内的布线也已经完成。 对于电路设计者而言，布线的技巧包含合理使 用金属层，减少寄生电容或在可能的情况下合理 利用寄生电容等。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
21
2015-6-1
半导体基础知识
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体 点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其 它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原 子之间形成共价键，共用一对价电子。
22
2015-6-1
半导体基础知识
硅和锗的共价键结构
13
2015-6-1
IC制造用金属材料
铝，铬，钛，钼，铊，钨等纯金属和合金薄层在VLSI 制造中起着重要作用。这是由于这些金属及合金有 着独特的属性。如对Si及绝缘材料有良好的附着力， 高导电率，可塑性，容易制造，并容易与外部连线 相连。 纯金属薄层用于制作与工作区的连线，器件间的 互联线，栅及电容、电感、传输线的电极等。
2015-6-1
两层与多层金属布线
26
2015-6-1
本征半导体
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
17
2015-6-1
0.35uM CMOS工艺的多层互联线
18
2015-6-1
IC设计与金属布线
多数情况下，IC特别是VLSI版图设计者的基本 任务是完成金属布线。因为基本器件其它各层的 版图通常已经事先做好，存放在元件库中。门阵 列电路中，单元电路内的布线也已经完成。 对于电路设计者而言，布线的技巧包含合理使 用金属层，减少寄生电容或在可能的情况下合理 利用寄生电容等。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
21
2015-6-1
半导体基础知识
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体 点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其 它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原 子之间形成共价键，共用一对价电子。
22
2015-6-1
半导体基础知识
硅和锗的共价键结构
13
2015-6-1
IC制造用金属材料
铝，铬，钛，钼，铊，钨等纯金属和合金薄层在VLSI 制造中起着重要作用。这是由于这些金属及合金有 着独特的属性。如对Si及绝缘材料有良好的附着力， 高导电率，可塑性，容易制造，并容易与外部连线 相连。 纯金属薄层用于制作与工作区的连线，器件间的 互联线，栅及电容、电感、传输线的电极等。
2015-6-1
两层与多层金属布线
IC版图设计1PPT课件
含义 N阱层 N+或P+有源区层 多晶硅层 接触孔层 金属层 焊盘钝化层
标示图
第10页/共78页
➢ NWELL层相关的设计规则
编号
描述
尺寸(um)
目的与作用
1.1
N阱最小宽度
10.0
保证光刻精度和器件尺寸
1.2
N阱最小间距
10.0
防止不同电位阱间干扰
1.3
N阱内N阱覆盖P+ 2.0
保证N阱四周的场注N区环的 尺寸
4.1 版图概述
➢ 版图定义
版图(Layout)是集成电路设计者将设计并模拟、优化后 的电路转化成的一系列几何图形，它包含了集成电路尺寸 大小、各层拓扑定义等器件相关的物理信息。
➢ 版图的作用
集成电路制造厂家根据 版 图 提 供 的 信 息 来 制 造 掩 膜 (Mask)。所以，版图是从设计走向制造的桥梁。
5.2 金属间距 2.0
目的与作用 保证铝线的良好
电导
防止铝条联条
➢ Metal设计规则示意图
第18页/共78页
➢ Pad相关的设计规则列表
编号
描述
尺寸
目的与作用
6.1
最小焊盘大小
90
封装、邦定需要
6.2
最小焊盘边间距
80
防止信号之间串绕
6.3
最小金属覆盖焊盘
6.0
6.4
焊盘外到有源区最 小距离
25.0
➢ 布线规则 1. 电源线和地线应尽可能地避免用扩散区和多晶硅走线，特别是通过较大电
流的那部分电源线和地线。 多采用梳状走线，避免交叉；或者用多层金属工艺，提高设计布线的灵活 性。
第34页/共78页
微电子技术PPT课件
什么是 IC卡？
IC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把 集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、 处理和传递数据的载体
特点：
存储信息量大 保密性能强 可以防止伪造和窃用 抗干扰能力强 可靠性高
应用举例：
作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、 考勤卡、医疗卡、住房卡等）
80486
8086
80286
80386
晶体管数
CORE i7
CORE 2 Quad CORE 2 Duo
Pentium 4 Pentium III
1000x106 100x106
Pentium II Pentium
10x106 106
100 000
8008 8080 4004
1970 1975
1980
IC集成度提高的规律
Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月 翻一番 (Gordon E.Moore,1965年)
例：Intel微处理器集成度的发展
酷睿2双核 （2006） 291～410M晶体管 酷睿2四核 （2007） 820M 晶体管 Core i7 六核（2010） >10亿 晶体管
1985
1990
1995
2000
10 000 1 000 2010
9
第1章 信息技术概述
集成电路技术的发展趋势
• 减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸 • 增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片
1999
工艺(μm)
0.18
晶体管(M)
23.8
时钟频率(GHz) 1.2
面积(mm2)
《微电子技术》课件
军事
微电子技术用于制造军事设备 ，如导弹制导系统、雷达、通
信设备等。
微电子技术的发展趋势
纳米技术
随着芯片上元件尺寸的 不断缩小，纳米技术成 为微电子技术的重要发
展方向。
3D集成
通过将多个芯片垂直集 成在一起，实现更高的
性能和更低的功耗。
柔性电子
柔性电子是将电子器件 制造在柔性材料上的技 术，具有可弯曲、可折
将杂质元素引入半导体材料中的 技术。
离子注入掺杂
利用离子注入机将杂质离子注入 到半导体材料中的技术。
化学气相掺杂
利用化学气相沉积的方法，将含 有杂质元素的化合物沉积到半导
体材料中的技术。
04
集成电路设计
集成电路设计流程
需求分析
明确设计要求，分析性能指标，确定设计规 模和复杂度。
逻辑设计
根据规格说明书，进行逻辑设计，包括算法 设计、逻辑电路设计等。
《微电子技术》 ppt课件
contents
目录
• 微电子技术概述 • 微电子器件 • 微电子工艺技术 • 集成电路设计 • 微电子封装技术 • 微电子技术发展面临的挑战与机遇
01
微电子技术概述
微电子技术的定义
微电子技术是一门研究在微小 尺寸下制造电子器件和系统的 技术。
它涉及到利用半导体材料、器 件设计和制造工艺，将电子系 统集成在微小尺寸的芯片上。
02
微电子技术领域的竞争非常激烈，企业需要不断提升自身的技
术水平和产品质量，以获得竞争优势。
客户需求多样化
03
客户需求多样化，要求企业提供更加定制化的产品和服务，以
满足不同客户的需求。
新材料、新工艺的机遇
新材料的应用
微电子技术用于制造军事设备 ，如导弹制导系统、雷达、通
信设备等。
微电子技术的发展趋势
纳米技术
随着芯片上元件尺寸的 不断缩小，纳米技术成 为微电子技术的重要发
展方向。
3D集成
通过将多个芯片垂直集 成在一起，实现更高的
性能和更低的功耗。
柔性电子
柔性电子是将电子器件 制造在柔性材料上的技 术，具有可弯曲、可折
将杂质元素引入半导体材料中的 技术。
离子注入掺杂
利用离子注入机将杂质离子注入 到半导体材料中的技术。
化学气相掺杂
利用化学气相沉积的方法，将含 有杂质元素的化合物沉积到半导
体材料中的技术。
04
集成电路设计
集成电路设计流程
需求分析
明确设计要求，分析性能指标，确定设计规 模和复杂度。
逻辑设计
根据规格说明书，进行逻辑设计，包括算法 设计、逻辑电路设计等。
《微电子技术》 ppt课件
contents
目录
• 微电子技术概述 • 微电子器件 • 微电子工艺技术 • 集成电路设计 • 微电子封装技术 • 微电子技术发展面临的挑战与机遇
01
微电子技术概述
微电子技术的定义
微电子技术是一门研究在微小 尺寸下制造电子器件和系统的 技术。
它涉及到利用半导体材料、器 件设计和制造工艺，将电子系 统集成在微小尺寸的芯片上。
02
微电子技术领域的竞争非常激烈，企业需要不断提升自身的技
术水平和产品质量，以获得竞争优势。
客户需求多样化
03
客户需求多样化，要求企业提供更加定制化的产品和服务，以
满足不同客户的需求。
新材料、新工艺的机遇
新材料的应用
IC基本知识PPT课件
（一）功能结构分类：
1，模拟集成电路（电源IC,运放,A/D等） 2，数字集成电路（如MCU，DSP等）
（二）导电类型分类：
1，双极型集成电路（bipolar工艺复杂,功耗大） 2，单极型集成电路（COMS电路简单,功耗小）
（三）通用和专用IC
.
2
IC的制造流程
1，晶圆处理工序（Wafer Fabrication） 2，晶圆针测工序（Wafer Probe） 3，构装工序（Packaging） 4，测试工序（Initial Test and Final Test）等
.
4
IC的制造过程
1，晶圆处理制程：在晶圆上制作电路和电子组件（如晶体 管，电容体，逻辑电路等）
2，晶圆针测制程：晶粒（Die）经过针测（Probe）仪器测试 其电气特性
3，IC构装制程：利用塑料或陶瓷包装晶粒与配线以成集成电 路
4，测试制程：可分为初步测试和最终测试，划分不同的IC等 级,保证产品质量；
IC的基本知识（1）
IC原意：Integrated Circuit（集成电路） IC俗称：半导体元器件产品 主要成分：硅(Si),锗(Ge),砷化镓(GaAs)等
半导体物质 半导体物质：是导电性能介于导体和绝缘
体之间的一类物质，如硅 (Si),锗(Ge)。 基本单元：二,三级管电路单元
.
1
IC的分类
.
5
IC的设计方法
1，正向设计和反向设计 2，自顶向下（Top-down）和自底向上设计
(Bottom-up)
.
6
正向设计和反向设计
.
7
自顶向下和自底向上设计
.
8
IC的设计流程
1，设计输入：电路图和硬件描述语言
1，模拟集成电路（电源IC,运放,A/D等） 2，数字集成电路（如MCU，DSP等）
（二）导电类型分类：
1，双极型集成电路（bipolar工艺复杂,功耗大） 2，单极型集成电路（COMS电路简单,功耗小）
（三）通用和专用IC
.
2
IC的制造流程
1，晶圆处理工序（Wafer Fabrication） 2，晶圆针测工序（Wafer Probe） 3，构装工序（Packaging） 4，测试工序（Initial Test and Final Test）等
.
4
IC的制造过程
1，晶圆处理制程：在晶圆上制作电路和电子组件（如晶体 管，电容体，逻辑电路等）
2，晶圆针测制程：晶粒（Die）经过针测（Probe）仪器测试 其电气特性
3，IC构装制程：利用塑料或陶瓷包装晶粒与配线以成集成电 路
4，测试制程：可分为初步测试和最终测试，划分不同的IC等 级,保证产品质量；
IC的基本知识（1）
IC原意：Integrated Circuit（集成电路） IC俗称：半导体元器件产品 主要成分：硅(Si),锗(Ge),砷化镓(GaAs)等
半导体物质 半导体物质：是导电性能介于导体和绝缘
体之间的一类物质，如硅 (Si),锗(Ge)。 基本单元：二,三级管电路单元
.
1
IC的分类
.
5
IC的设计方法
1，正向设计和反向设计 2，自顶向下（Top-down）和自底向上设计
(Bottom-up)
.
6
正向设计和反向设计
.
7
自顶向下和自底向上设计
.
8
IC的设计流程
1，设计输入：电路图和硬件描述语言
微电子器件与IC设计
39
2.2.4、V-I 特性方程
PN结N区边界处少子扩散电流密度：
jp
q
pN 0
exp
qV kT
1
Dp Lp
PN结P区边界处少子扩散电流密度：
jn
q nP0
exp
qV kT
1
Dn Ln
40
第41页/共60页
通过器件的总电流为常数，且为上 两式的总和，为理想二极管方程式：
x
6
2.1.1、PN结的形成及类型
线性缓变结近似
杂 质
适用于表面杂质浓度较低、结深较
浓
深的缓变结
度
杂
ND NA aj x xj
质 浓
度
dN ( x) a j dx xxj c
第8页/共60页
ND -NA xj
αj
xj
x
x
7
2.1.1、PN结的形成及类型
突变结近似
适用于表面杂质浓度较高、结深较 浅的缓变结
J J p (xn ) Jn (xp )
Js
exp
qV kT
1
其中是Js饱和电流密度:
Js
qDp pn0 Lp
N区
杂 质
NA
浓
度
ND
xj
第5页/共60页
x
4
2.1.1、PN结的形成及类型
(2)、缓变结
N
P
杂 质
ND -NA
浓
度
xj
第6页/共60页
x
5
2.1.1、PN结的形成及类型
(3)、实际PN结近似
N
P
缓变PN结附近杂质浓度有两种近似处理
方法
《微电子器件》课件
新型微电子器件
随着科技的不断发展，新型微电子器件的研究也 在不断推进。目前，新型微电子器件主要集中在 柔性电子器件、生物可穿戴器件、量子器件等领 域。
生物可穿戴器件
生物可穿戴器件是指能够与人体直接接触并监测 人体生理参数的微电子器件。目前，生物可穿戴 器件的研究重点在于提高其舒适性、准确性和稳 定性。
描述模拟电路性能的参数，表示输入与输出 之间的线性关系。
微电子器件的测试方法与设备
测试方法
包括功能测试、性能测试和可靠性测试等。
测试设备
如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
测试环境
需要控制温度、湿度、电磁干扰等环境因素 。
测试标准
根据不同应用领域制定相应的测试标准。
微电子器件可靠性分析
可靠性定义
02
微电子器件的基本结构与 原理
半导体材料基础
半导体材料的分类
元素半导体、化合物半导体、掺 杂半导体等。
半导体的基本性质
导电性、光学特性、热学特性等。
半导体的能带结构
价带、导带、禁带等概念及其对电 子跃迁的影响。
PN结与二极管
PN结的形成
01
扩散、耗尽层、空间电荷区等概念。
二极管的伏安特性
02
性能和热管理技术。
机械可靠性
微电子器件在受到机械 应力时容易发生损坏， 机械可靠性问题不容忽 视。目前，机械可靠性 的研究重点在于提高微 电子器件的抗冲击和抗
振动性能。
电气可靠性
微电子器件在长时间工 作过程中容易出现电迁 移、氧化等问题，影响 其电气性能。目前，电 气可靠性的研究重点在 于提高微电子器件的稳
柔性电子器件
柔性电子器件具有轻薄、可弯曲、可折叠等特点 ，被广泛应用于可穿戴设备、智能家居等领域。 目前，柔性电子器件的研究重点在于提高其稳定 性、可靠性和生产效率。
随着科技的不断发展，新型微电子器件的研究也 在不断推进。目前，新型微电子器件主要集中在 柔性电子器件、生物可穿戴器件、量子器件等领 域。
生物可穿戴器件
生物可穿戴器件是指能够与人体直接接触并监测 人体生理参数的微电子器件。目前，生物可穿戴 器件的研究重点在于提高其舒适性、准确性和稳 定性。
描述模拟电路性能的参数，表示输入与输出 之间的线性关系。
微电子器件的测试方法与设备
测试方法
包括功能测试、性能测试和可靠性测试等。
测试设备
如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
测试环境
需要控制温度、湿度、电磁干扰等环境因素 。
测试标准
根据不同应用领域制定相应的测试标准。
微电子器件可靠性分析
可靠性定义
02
微电子器件的基本结构与 原理
半导体材料基础
半导体材料的分类
元素半导体、化合物半导体、掺 杂半导体等。
半导体的基本性质
导电性、光学特性、热学特性等。
半导体的能带结构
价带、导带、禁带等概念及其对电 子跃迁的影响。
PN结与二极管
PN结的形成
01
扩散、耗尽层、空间电荷区等概念。
二极管的伏安特性
02
性能和热管理技术。
机械可靠性
微电子器件在受到机械 应力时容易发生损坏， 机械可靠性问题不容忽 视。目前，机械可靠性 的研究重点在于提高微 电子器件的抗冲击和抗
振动性能。
电气可靠性
微电子器件在长时间工 作过程中容易出现电迁 移、氧化等问题，影响 其电气性能。目前，电 气可靠性的研究重点在 于提高微电子器件的稳
柔性电子器件
柔性电子器件具有轻薄、可弯曲、可折叠等特点 ，被广泛应用于可穿戴设备、智能家居等领域。 目前，柔性电子器件的研究重点在于提高其稳定 性、可靠性和生产效率。
微电子与IC设计第一章
33
1.3.2 本征载流子浓度
本征半导体（intrinsic semiconductor） ： 当半导体中的杂质远小于由热产生的电子空穴 时，此种半导体称为本征半导体。( 纯净的、未掺杂 的、没有晶格缺陷的完整的 )
34
1.3.2 本征载流子浓度 本征载流子：本征半导体中的载流子
本征激发：产生与复合
概况 由硅石 粗硅 高纯多晶硅（纯度在99.9999999 ％以上）单晶硅
13
1． 粗硅的制备 粗硅
又称工业硅或结晶硅（冶金级硅）， 纯度在95％99％。这种硅是石英砂在电炉中 用碳还原方法冶炼而成的。 反应要点：高温1600℃1800℃ 原因：SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g) 粗硅中杂质多，主要有Fe、Al、C、B、P、 Cu 等，其中Fe 含量最多。可用酸洗法初步提 纯，高纯硅还需进一步提纯。
用扫描隧道显微镜观察到的硅晶体表面的原子排列
7
1.1.2 硅材料的分类
1、按形态分： 薄膜型：淀积在玻璃、钢片、铝片等廉价衬底上，所 用的硅材料很少。 体材料（块状硅）：通常以硅片形式出现 单晶硅片（晶圓）
8
2、按纯度分：
名称 合金级硅 英文缩写 AG-Si 杂质总含量 1N 主要用途 炼合金
18
1.1.4 多晶硅材料相关产业链产品
半导体硅系列产品和设备产业链
19
太阳能光伏系列产品和设备产业链
20
多晶硅副产物系列产品和设备产业链
21
1.2 半导体的形成与能带
1.2.1 原子能级与晶体能带 1、原子结合成晶体前 电子在各自的轨道上做圆周运动，每一壳层对 应相应的能量。
2、形成晶体后
非晶硅：短程有序，长程无序
1.3.2 本征载流子浓度
本征半导体（intrinsic semiconductor） ： 当半导体中的杂质远小于由热产生的电子空穴 时，此种半导体称为本征半导体。( 纯净的、未掺杂 的、没有晶格缺陷的完整的 )
34
1.3.2 本征载流子浓度 本征载流子：本征半导体中的载流子
本征激发：产生与复合
概况 由硅石 粗硅 高纯多晶硅（纯度在99.9999999 ％以上）单晶硅
13
1． 粗硅的制备 粗硅
又称工业硅或结晶硅（冶金级硅）， 纯度在95％99％。这种硅是石英砂在电炉中 用碳还原方法冶炼而成的。 反应要点：高温1600℃1800℃ 原因：SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g) 粗硅中杂质多，主要有Fe、Al、C、B、P、 Cu 等，其中Fe 含量最多。可用酸洗法初步提 纯，高纯硅还需进一步提纯。
用扫描隧道显微镜观察到的硅晶体表面的原子排列
7
1.1.2 硅材料的分类
1、按形态分： 薄膜型：淀积在玻璃、钢片、铝片等廉价衬底上，所 用的硅材料很少。 体材料（块状硅）：通常以硅片形式出现 单晶硅片（晶圓）
8
2、按纯度分：
名称 合金级硅 英文缩写 AG-Si 杂质总含量 1N 主要用途 炼合金
18
1.1.4 多晶硅材料相关产业链产品
半导体硅系列产品和设备产业链
19
太阳能光伏系列产品和设备产业链
20
多晶硅副产物系列产品和设备产业链
21
1.2 半导体的形成与能带
1.2.1 原子能级与晶体能带 1、原子结合成晶体前 电子在各自的轨道上做圆周运动，每一壳层对 应相应的能量。
2、形成晶体后
非晶硅：短程有序，长程无序
IC基础知识ppt课件
Digital logic数字逻辑IC分为： Standard logic标准逻辑IC Programmable logic可编程逻辑IC Memory存贮器 Processor处理器 Specialized IC专用IC LAN/WAN/Interface局域网/广域网/接口IC Bus总线IC
Various pin-out for various items不同的型号有不同的 脚位
NPN Transistor I-V characteristic NPN型三极管伏 安特性
Unipolar transistor/Field effect transistor单极性晶体 管（即FET场效应管）
Discrete semiconductor group分立半 导体分类
Discrete semiconductor分立半导体： Diode二极管 Transistor晶体管 Thyristor晶闸管
Discrete semiconductor group分立 半导体分类 Diode二极管
分类 Classification by integratability根据集成度分类 Classification by shape根据组装工艺分类
Discrete semiconductor group分立 半导体分类 Diode二极管
Classification by working frequency根据工作频率可分 为High-frequency band 高频波段 General purpose frequency band普通波段(f=<1MHz)
用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。 能控制电压或电流，或在电路中创造转换的动作-。二极管、 三极管、IC、晶振、传感器都是有源的。
IC基础ppt演示文稿
4、封裝流程
其步驟依序為晶片切割（die saw）、黏晶（die mount / die
bond）、銲線（wire bond）、封膠 （mold）、剪切/成形 （trim / form）、印字（mark）、電鍍（plating）及檢驗
（inspection）等。
第16页，共20页。
（1） DIP（Dual In-Line Package）
產品市場如汽車等領域發
第14页，共20页。
第五节、IC的封裝方式
1、封裝型態可以區分為兩大類，一為引腳插入型，另
一為表面黏著型，請見下圖。
•構裝型態
應用產品
變化型態
•引腳插入型 消費性電子 PDIP
•DIP
SK-DIP
•表面黏著型 記憶體
SOP,TSOP,SSOP,
•SO
SOJ
•
可程式化邏 LCC
IC基础ppt演示文稿
第1页，共20页。
优选IC基础ppt
第2页，共20页。
前言
• 1、IC的基本動作原理
• 2、IC的定義與製造流程
• 3、IC的種類 • 4、IC分類圖
• 5、IC的封裝方式
第3页，共20页。
第一节：IC的基本動作原理
1、什麼是IC ?:
IC是由電晶體、二极體、電阻器及電容器等電路元件聚集在矽晶 片上，而形成的完整邏輯電路，它是用來計算、控制、判斷或記憶 資料等。
和EEPROM(Electrically Erasable & Programmable ROM，電流可
消除可程式唯讀記憶體)。
第13页，共20页。
(1)、其中Mask ROM的資料在寫入後就不能修改; EPROM須用紫外 線照射後才能洗掉資料、重新寫入;而EEPROM則須用電壓才能
其步驟依序為晶片切割（die saw）、黏晶（die mount / die
bond）、銲線（wire bond）、封膠 （mold）、剪切/成形 （trim / form）、印字（mark）、電鍍（plating）及檢驗
（inspection）等。
第16页，共20页。
（1） DIP（Dual In-Line Package）
產品市場如汽車等領域發
第14页，共20页。
第五节、IC的封裝方式
1、封裝型態可以區分為兩大類，一為引腳插入型，另
一為表面黏著型，請見下圖。
•構裝型態
應用產品
變化型態
•引腳插入型 消費性電子 PDIP
•DIP
SK-DIP
•表面黏著型 記憶體
SOP,TSOP,SSOP,
•SO
SOJ
•
可程式化邏 LCC
IC基础ppt演示文稿
第1页，共20页。
优选IC基础ppt
第2页，共20页。
前言
• 1、IC的基本動作原理
• 2、IC的定義與製造流程
• 3、IC的種類 • 4、IC分類圖
• 5、IC的封裝方式
第3页，共20页。
第一节：IC的基本動作原理
1、什麼是IC ?:
IC是由電晶體、二极體、電阻器及電容器等電路元件聚集在矽晶 片上，而形成的完整邏輯電路，它是用來計算、控制、判斷或記憶 資料等。
和EEPROM(Electrically Erasable & Programmable ROM，電流可
消除可程式唯讀記憶體)。
第13页，共20页。
(1)、其中Mask ROM的資料在寫入後就不能修改; EPROM須用紫外 線照射後才能洗掉資料、重新寫入;而EEPROM則須用電壓才能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
肖克莱根据肖特基的整流理论，预言通过“场效应”原
理，可以实现放大器，然而实验结果与理论预言相差很
多。经过周密的分析，巴丁提出表面态理论，开辟了新
的研究思路，兼之对电子运动规律的不断探索，经过多
次实验，于1947年12月实验观测到点接触型晶体管放大
现象。第二年1月肖克莱提出结型晶体管理论，并于
1952年制备出结型锗晶体管，从此拉开了人类社会步入
1. Kilby 和Noyce 都强调广泛的半导体技术基础 的重要性。1952年的英国并不存在这个基础， 而美国却存在。
2. 客观需求对小型化的要求，特别是军事上应
用提出的迫切需求，促进了集成电路的发明。
基于同一理由，军队需求成为集成电路的最早
用户，促进了集成电路的工业生产。
18
3.集成电路发明不是偶然的事件，相反地， 它是对客观存在问题的一系列解决方案 研究的结果，是技术发展的客观必然。
1990年代：超大规模集成电路（VLSI），光通信时代 1014Hz
3
4
5
6
1. 晶体管的发明
1946年1月，Bell实验室正式成立半 导体研究小组, W. Schokley肖克莱，J. Bardeen巴丁、W. H. Brattain布拉顿。 Bardeen提出了表面态理论， Schokley给 出了实现放大器的基本设想，Brattain设 计了实验。1947年12月23日，第一次观测 到了具有放大作用的晶体管
出了世界上第一块集成电路，并
于1959年公布了该结果
12
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶13片
1958年发明第一块简单IC的美国TI公司Jack S.Kilby 杰克·基 尔比、美国加利福尼亚大学的赫伯特·克勒默和俄罗斯圣彼得 堡约飞物理技术学院的泽罗斯·阿尔费罗夫一起获得2000年 Nobel物理奖，以表彰他们为现代信息技术的所作出的基础性 贡献，特别是他们发明的IC、激光二极管和异质晶体管 。
4. Kilby 和Noyce 所在的两个公司TI和 Fairchild公司都是年轻、成长中的公司， 这里的管理者都营造了良好的有利于创 新的氛围。而Dummer 认为这正是当时 的英国所缺乏的。
19
集成电路发明的启示
Dummer 还特意强调，美国公司所以具有创新的精神， 还有下列一些条件：
1. 电子工程师往往用自己的资金或用风险基金创业， 因而工作勤奋。
10
发
塑料楔 集
射
电
极
极
0.005cm 的间距
锗
蒸金箔
金属 基极
世界上第一个Ge点接触型PNP晶体管 11
2. 集成电路的发明
1952年5月，英国科学家G.
W. A. Dummer达默 第一次提出了
集成电路的设想。1958年以德克
萨斯仪器公司的科学家基尔比
(Clair Kilby)为首的研究小组研制
7
肖克莱 ( William Shockley)
巴丁 (JohnBa rdeen)
布拉顿
(Walter
Brattain)
8
晶体管的发明
二战结束时，诸多半导体方面的研究成果为晶体管的发
明作好了理论及实践上的准备。1946年1月，依据战略
发展思想，Bell实验室成立了固体物理研究组及冶金组，
开展固体物理方面的研究工作。在系统的研究过程中，
这时，Kilby实际上已完成了集成电路的创新思维过
程。他很快就画出了关于触发器(flip-flop)的构思，用硅
的体电阻做电阻器，用P-N结形成电容器（1959年7月24
日的实验室笔记）。
17
集成电路发明的启示
集成电路早在1952年英国Dummer 已经提出其概 念，为什么它的发明不在英国而在美国呢？ Michael F. Wolff 曾经总结了下面几条：
集成微电子器件
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
绪论
微电子器件的发展历史和现状:
1947年：点接触晶体管问世； 1950年代：可控制导电类型的超高纯度单晶问世，结型
晶体管出现（取代真空管，收音机）；106 Hz
1960年代：第一代集成电路（IC）出现，电视时代；108 Hz 1970年代：集成电路（IC） ，微波时代； 1010Hz 1980年代：大规模集成电路（LSI），卫星通信时代; 1012Hz
赫伯特·克勒默
杰克·基尔比
泽罗斯·阿尔费罗14 夫
青年基尔比
集成电路草图
第一块集成电路
Ge 衬底上的混合集成电路，
美国专利号3138743
1958年9月12日，TI公司的Jack S.Kilby在德州仪器半导体实验
室展示了一个构造较为简单的设备。第一次将所有有源和无源
元器件都集合到只有一个曲别针大小（不足1/2英寸见方）的
1959年仙童公司制造的IC
年轻时代的诺伊斯 16
集成电路的发明
1958年，J. Kilby在对小型化IF放大器的仔细分析、特别 是进行了成本分析后，他认为用传统的微型化模型的工 作方式是解决不了问题的。解决问题的出路在于全半导 体化—— 一个新的方法。
因此他试图将电阻、电容等无源元件和有源元件都 做在同一块半导体材料上。进一步分析认为有可能将这 些元件同时“在位”制备在一起，并用互连形成电路。
电子时代的序幕。
9
1956年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼 亚州景山（Mountain View）贝克曼仪器公 司半导体实验室的肖克莱（William Shockley，1910—1989）、美国伊利诺斯州 乌尔班那伊利诺斯大学的巴丁（John Bardeen，1908—1991）和美国纽约州缪勒 海尔（Murray Hill）贝尔电话实验室的布拉 顿（Walter Brattain，1902—1987），以表彰 他们在1947年12月23日 发明第一个对半导 体的研究和PNP点接触式Ge晶体管效应的发 现。
半导体材料上。这块集成电路共集成了十二个元件（两个晶体
管、两个电容和八个电阻）。 Kilby本人也因此与赫伯特·克勒
默和俄罗斯的泽罗斯·阿尔费罗夫一起荣获2000年度诺贝尔物
理学奖。
15
1959年 美国仙童/飞兆公司（ Fairchilds ）的R.Noicy
诺依斯开发出用于IC的Si平面工艺技术，从而推动了IC制造业 的大发展。