集成电路技术基础知识

发展 阶段
主要特征 元件数/芯片
特征线宽(um)
栅氧化层厚度 (nm)
结深(um)
芯片面积 (mm2)
被加工硅片直 径(mm)
❖IC在各通个发信展终阶端段的新主技要术特征数据
MSI (1966)
LSI (1971)
VLSI (1980)
102-103 10-5
120-100 2-1.2 <10 50-75
❖Intel 公通司信终C端P新U技—术386TM
电路规模：275,000个晶体管 生产工艺：1.5um 最快速度：33MHz
❖Intel 公司最新通信一终代端C新P技U—术Pentium® 4
电路规模：4千2百万个晶体管 生产工艺：0.13um 最快速度：2.4GHz
集成电路发展 • 摩尔定律：
尺寸从2吋～12吋成比例增加的晶圆
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• 3.DRAM 的容量
RAM (Random-Access Memory)－随机存取存储器 分为动态存储器DRAM (Dynamic )和静态存储器
SRAM(Static)
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集成电路分类
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• 按功能结构分类：模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合 集成电路
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集成电路的集成度每18个 月就翻一番，特征尺寸每3年 缩小1/2。
戈登·摩尔先生
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描述集成电路工艺技术水平的三个技术指标
1. 特征尺寸 (Feature Size) / （Critical Dimension） 特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言，通常指器件栅电极所决 定的沟道几何长度)
• 第四阶段：1977年研制出在30mm2的硅晶片上集成了15万个晶体管的超大规 模集成电路（VLSI）芯片。
• 第五阶段：1993年制造出集成了1000万个晶体管的16MB FLASH与256MB DRAM的特大规模集成电路（ULSI）芯片。
• 第六阶段：1994年制造出集成了1亿个晶体管的1GB DRAM巨大规模集成电路 （GSI）芯片。
1959年仙童公司制造的IC
诺伊斯
集成电路发展
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• 第一阶段：1962年制造出集成了12个晶体管的小规模集成电路（SSI）芯片。
• 第二阶段：1966年制造出集成度为100～1000个晶体管的中规模集成电路 （MSI）芯片。
• 第三阶段：1967～1973年，制造出集成度为1000～100 000个晶体管的大规 模集成电路（LSI）芯片。
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模块二 集成电路技术
第2讲 集成电路的基本认识
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各种封装好的集成电路
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集成电路芯片显微照片
CONTENTS
通通信信终终端端技新术技与术装备
目 录
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• 集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是20 世纪60年代初期发展起来的一种新型半导 体器件。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。
103-105 5-3
100-40 1.2-0.5 10-25 100-125
105-107 3-1
40-15 0.5-.02 25-50
150
ULSI (1990)
107-108 <1
15-10 0.2-.01 50-100 >150
❖Intel 公司通第信终一端代新技C术PU—4004
电路规模：2300个晶体管 生产工艺：10um 最快速度：108KHz
减小特征尺寸是提高集成度、改进器件性能的关键。特征尺寸的减小主要 取决于光刻技术的改进。集成电路的特征尺寸向深亚微米发展，目前的规 模化生产是0.18μm、0.13μm工艺， Intel目前将大部分芯片生产制程转 换到0.09 μm 。
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2. 晶片直径(Wafer Diameter)
为了提高集成度，可适当增大芯片面积。然而，芯片面积的增大导致每个圆 片内包含的芯片数减少，从而使生产效率降低，成本高。采用更大直径的晶 片可解决这一问题。晶圆的尺寸增加，当前的主流晶圆的尺寸为8吋，正在 向12吋晶圆迈进。下图自左到右给出的是从2吋～12吋按比例画出的圆。由 此，我们对晶圆尺寸的增加有一个直观的印象。
集成电路特点
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• 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，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子 设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛 的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到 广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装 配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的 稳定工作 时间也可大大提高。
集成电路发展
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1952年5月，英国科学家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为首的研究小组
研制出了世界上第一块集成电路
第一块集成电路：TI公司的Kilbyቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 个器件，Ge晶片
获得2000年Nobel物理奖
集成电路发展
通信终端新技术
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。
circuits)
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电感
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通信终端新技术
• 按制作工艺分类：半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电 路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。
• 按导电类型不同分类：双极型集成电路和单极型集成电路， 他们都是数字集成电路。
集成电路分类
通信终端新技术
按集成度高低分类：
• SSIC 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits) • MSIC 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits) • LSIC 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits) • VLSIC 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated