微电子技术PPT课件

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微电子学专业介绍.ppt

微电子学专业介绍.ppt

微电子专业内容
1. 半导体材料:Si、GaAs、ZnSe
用什么做?
2. 半导体物理:
3. 半导体器件:元器件(电子和光电子)、集成电

4. 半导体工艺:制造工艺、测试技术、微机械
做什么?
5. 计算机辅助器件、工艺模拟
6. 新型器件、微系统的开发 7. 设计软件的开发
怎么做?
内容
1. 什么是微电子学? 2. 我们的条件是什么? 3. 毕业后去哪里? 4. 学习什么知识?
➢ 1966年由高教部批准成立了半导体研究室。承担了许多科研项目,国家和地方的重 点或重大科研任务,培养了一批又一批的学生
➢ 1976年后还培养了相当数量的“半导体物理与器件物理”的硕士生和博士生, ➢ 1996年 “半导体物理与器件”专业改为“凝聚态物理”专业 ➢ 2006年 批准设立“微电子学与固体电子学”博士点
用于“信息光电子材料与信息技术”的补充 三. “211工程”十一五 投入是~2000万元,形成微电子的完善工艺 四. “985” 投入
“萨本栋微机电研究中心”, 一期(2000年-2003年)3500多万, 中心建立 以硅为基础的微电子机械加工工艺实验室和微电子设计研究室,有先进的 集成电路平面工艺和测试所需的设备及设计环境和软件工具,为微电子学 科研和教学提供了一 个良好的基地。 “985”第二期(2004年-2006年) 计划投 入建设经费3000万。
例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等
• 微电子学

学科:理学
门类:电子信息科学类
专业名称:微电子学
业务培养目标:本专业培养掌握微电子学专业所必需的基础知识、基本理论和基本实验技能, 能在微电子学及相关领域从事科研、教学、科技开发、工程技术、生产管理与行政管理等工作的高 级专门人才。

微电子工艺原理与技术--离子注入 ppt课件

微电子工艺原理与技术--离子注入 ppt课件

先加速后分析注入机结构示意
离子注入系统的原理示意图
国产中束流离子注入机
Vll Sta 810XEr 中束流注入机
20-80KeV 400-500W/h
Vll Sta 80HP 300mm 大束流注入 机
1-80KeV FOR 90nm IC process
900XP 高能注入机
高能P阱注入机
2keV - 900keV
国产多功能离子改性注入机
无分析器 气体 金属 辅助 溅射 四种离子源
全方位离子注入
离子源的种类
1. 潘宁源 在阴极-阳极间起弧电离源气分子,获得等离 子体,适合小束流气体离子注入
2. 2.热灯丝源(Freeman源) 靠灯丝发射电子激发等 离子体,适合无氧气体离子的中小束流注入
中束流离子源(CF-3000)
Eaton注入机 离子源
大束流离子源(8-10mA) 中束流离子源(NV-6200)
蒸发离子源的结构
磁分析器原理
设吸出电压为V,对电荷q的正离子,能量为qV(eV)。
EqV1m2v, v 2qV
2
m
经过磁场强度为B、方向与离子运动方向垂直的分析腔,
受到洛仑兹力qvB,该力使离子作圆周运动。有:
m2v
mv1 2m 1 m
qvr B, V ,B 2V
r
qBB q
rq
可见,偏转半径r与B成反比,与m成正比。对固定的离 子注入机,分析器半径r和吸出电压固定,调节B的大小 (励磁电流)即可分析出不同荷质比的离子。
BF3气源磁分析质谱
磁分析器的分辨率
注意: 同一荷质比的离子有相同的偏转半径,磁分析 器无法作出区分。要求源气有很高的纯度,尽量避免相 同荷质比离子出现。如:N2+ 和Si+,N+ 和Si++ ,H2+ 和 He++等。

微电子器件基础PPT全套课件

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

《微电子技术发展的》课件

《微电子技术发展的》课件

03 微电子技术的关键技术
高性能材料技术
硅基材料
硅基材料是微电子技术中最常用 的材料,具有优良的物理和化学 性质,能够满足集成电路制造的
要求。
高k材料
高k材料是指介电常数大于二氧化 硅的材料,能够提供更快的晶体管 开关速度和更低的功耗。
金属材料
金属材料在微电子技术中用于连接 和传输电流,常用的金属有铜、铝 等。
05 微电子技术的挑战与对策
微电子技术的物理极限挑战
总结词
随着微电子技术不断进步,物理 极限成为技术发展的瓶颈之一。
详细描述
随着芯片上集成的晶体管数量不 断增加,量子效应、热效应和信 号干扰等问题愈发严重,制约了 微电子技术的进一步发展。
微电子技术的环境影响挑战
总结词
微电子技术发展过程中对环境的影响 逐渐受到关注。
微电子技术是计算机和信息技术发展的基 础,推动了计算机硬件和软件技术的不断 进步。
工业自动化
医疗保健
微电子技术应用于工业自动化领域,提高 了生产效率、降低了能耗,推动了工业自 动化的发展。
微电子技术在医疗保健领域的应用包括医 疗设备、医疗器械和生物芯片等,为医疗 诊断和治疗提供了先进的技术手段。
微电子技术的发展历程
微电子技术在计算机领域的应用案例
集成电路设计
微电子技术是计算机集成电路设计的基础,为计 算机硬件提供了高效、可靠的性能。
存储器技术
微电子技术推动了存储器技术的发展,如闪存、 RAM等,提高了计算机存储容量和读写速度。
处理器技术
微电子技术为处理器设计提供了高性能、低功耗 的技术支持,推动了计算机性能的不断提升。
20世纪50年代
集成电路的发明,实现了电子 器件的小型化。

PPT微电子封装技术讲义

PPT微电子封装技术讲义
02
金属材料的可靠性较高,能够承 受较高的温度和压力,因此在高 集成度的芯片封装中广泛应用。
高分子材料
高分子材料在微电子封装中主要用于 绝缘、密封和塑形。常见的高分子材 料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚四氟 乙烯等,它们具有良好的绝缘性能和 化学稳定性。
高分子材料成本较低,加工方便,因 此在低端和大规模生产中应用较广。
板级封装
1
板级封装是指将多个芯片或模块安装在同一基板 上,并通过基板与其他器件连接的系统封装类型。
2
板级封装具有制造成本低、易于维修和更换等优 点,因此在消费电子产品中应用广泛。
3
常见的板级封装类型包括双列直插式封装 (DIP)、小外形封装(SOP)、薄型小外形封 装(TSOP)等。
系统级封装
系统级封装是指将多个芯片、模块和其他元器件集成在一个封装体内,形成一个完 整的系统的封装类型。
微电子封装技术的应用领域
通信
高速数字信号处理、 光通信、无线通信等。
计算机
CPU、GPU、内存条 等计算机硬件的封装 和互连。
消费电子
智能手机、平板电脑、 电视等消费电子产品 中的集成电路封装。
汽车电子
汽车控制单元、传感 器、执行器等部件的 封装和互连。
医疗电子
医疗设备中的传感器、 控制器、执行器等部 件的封装和互连。
详细描述
芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程,通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上,以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节,因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。
引线键合
总结词
引线键合是将芯片的电路与基板的电路连接起来的工艺过程。
详细描述
引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线, 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来,以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。

《微电子技术》课件

《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

《MEMS设计技术》课件

《MEMS设计技术》课件

案例二:MEMS陀螺仪在导航系统中的应用
总结词
MEMS陀螺仪是导航系统中的关键传感 器,具有高精度、小型化和低成本等特 点。
VS
详细描述
MEMS陀螺仪采用微机械加工技术,将陀 螺仪的机械部分和电路部分集成在一个芯 片上,具有体积小、重量轻、成本低等优 点。它能够测量和保持方向信息,广泛应 用于航空、航天、军事等领域。在导航系 统中,MEMS陀螺仪可以提供高精度的角 度信息,用于计算航向、姿态和位置等参 数。
可靠性测试
进行全面的可靠性测试和评估,确保 MEMS器件的稳定性和可靠性。
06
MEMS设计案例分析
案例一:MEMS压力传感器在汽车中的应用
总结词
汽车压力传感器是MEMS技术的重要应用之一,具有高精度、可靠性和稳定性等特点。
详细描述
汽车压力传感器主要用于监测发动机进气歧管压力、燃油压力、气瓶压力等,以确保发动机正常工作 和提高燃油经济性。MEMS压力传感器采用微型机械加工技术,具有体积小、重量轻、功耗低等优点 ,能够实现高精度、快速响应和长期稳定性。
惯性传感器的设计需要综合考 虑材料、工艺和信号处理等因 素,以确保其性能和可靠性。
化学传感器设计
01
化学传感器是用于检测气体或 液体的化学成分的传感器,其 设计需要考虑选择性、灵敏度 、稳定性等因素。
02
常用的化学传感器类型包括电 化学式、光学式和热导式等, 其工作原理和结构各不相同。
03
化学传感器的设计需要综合考 虑材料、工艺和信号处理等因 素,以确保其性能和可靠性。
MEMS的发展历程与趋势
要点一
总结词
MEMS的发展经历了萌芽期、发展期和成熟期三个阶段, 未来将向更小尺寸、更高精度和智能化方向发展。

《微电子器件》课件

《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。
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大规模集成电 路(LSI)
······
超大规模集成
按集成度(芯片中包含的元器件 电路(VLSI)
数目)分:
极大规模集成 电路(ULSI)
元器件数目 <100
100~3000 3000~10万 10万~几十亿
>100万
9
第1章 信息技术概述
(2)集成电路的制造(选学)
• 集成电路的制造工序繁多,从原料熔炼开始到最 终产品包装大约需要400多道工序,工艺复杂且技 术难度非常高,有一系列的关键技术。许多工序必 须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 • 兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成 电路工厂需投资人民币10亿元以上。
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
1985
1990
1995
2000
10 000 1 000 2010
17
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(nm)
180
晶体管(M)
23.8
时钟频率(GHz) 1.2
面积(mm2)
进行成品测试, 按其性能参数 分为不同等级, 贴上规格型号 及出厂日期等 标签,成品即 可出厂
第1章 信息技术概述
集成电路生产线
集成电路产业发展迅速,创新能力不断增强。图为我国中芯国 际集成电路有限公司12英寸超大规模集成电路生产线
13
第1章 信息技术概述
集成电路的封装
•集成电路封装目的:
电功能、散热功能、机械与化学保护集成电路产业现状
对外依存度过高,特别是CPU、存储器等高端集成电路
2017年集成电路进口量高达3700多亿块,进口额约为2601 亿美元,接近原油进口额的两倍。
Core i7/i5/i3 CPU的LGA封装 )
14
主板上的CPU插座
第1章 信息技术概述
(3)集成电路的发展趋势
• 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 晶体管的尺寸越小,其极限工作频率越高,门电路 的开关速度就越快,相同面积的晶片可容纳的晶体 管数目就越多。 • 所以从集成电路问世以来,人们就一直在缩小晶 体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。
什么是电子电路?
电子电路由电阻,电容,电感和二 极管、晶体管等元器件组成,它们 通过导线连接起来,使电流在其中 流动,完成信号的生成、放大、变 换或传输等功能
过去,电路由单个 元器件(分立元件) 和电线连接而成, 现在则大多制作成 集成电路形式
电路板
4
第1章 信息技术概述
电子电路中元器件的发展演变
2019/9/18
16
16
第1章 信息技术概述
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
340
连线层数
6
晶圆直径(英寸) 12
2001
130 47.6 1.6
340 7 12
2004
90 135 2.0
390 8 14
2008
45 539 2.655
468 9 16
2010
32 1000 3.8
600 9 16
2017
14~10 8000
5
901 10 16
注:XX纳米(nm),指芯片中电路连线的线宽尺寸,尺寸越小,集成度就越高
12
硅平面工艺包括氧化、光刻、 掺杂和互连等工序,最终在 硅片上制成包含多层电路及 电子元件的集成电路。通常 每一硅抛光片上可制作成百 上千个独立的集成电路,这 种整整齐齐排满了集成电路 的硅片称作“晶圆”
对晶圆上的每个 电路进行检测, 然后将晶圆切开 成小片,把合格 的电路分类,再 封装成一个个独 立的集成电路
IC是所有电子产品的核心
8
第1章 信息技术概述
集成电路的分类
按用途分:
通用集成电路
集成电路规模
专用集成电路(ASIC)
按电路的功能分:
小规模集成电 路(SSI)
数字集成电路
中规模集成电
模拟集成电路
路(MSI)
按晶体管结构、电路和工艺分:
双极型(Bipolar)电路 金属氧化物半导体(MOS)电路
集成电路的制造过程 —制造业—
硅锭
硅抛光片
切片
氧化、光刻、掺杂 等处理
晶片 封装
测试后的晶片
晶片 测试
切开的晶片
晶片 切割
晶圆
封装后的晶片
11
成品 测试
集成电路成品
第1章 信息技术概述
集成电路的制造过程
硅抛光片 硅平面工艺 晶圆 检测、分类 晶片 封装 集成电路 成品测试 成品
单晶 硅锭
单晶硅锭经切 割、研磨和抛 光后制成镜面 一样光滑的圆 形薄片,称为 “硅抛光片”
电子管 (1904)
晶体管 (1948)
中/小规模 大规模/超大规模 集成电路 集成电路(1970’s) (1950’s)
• 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术, 它是在电子元器件小型化、微型化的过程中 发展起来的。
5
第1章 信息技术概述
什么是集成电路?
集成电路 (Integrated Circuit,简称IC):
第1章 信息技术概述
1.3 微电子技术简介
1.3 微电子技术简介
(1)微电子技术与集成电路 (2)集成电路的制造 (3)集成电路的发展趋势 (4)IC卡
2
第1章 信息技术概述
(1)微电子技术与集成电路
• 微电子技术是信息技术领域中的关 键技术,是发展电子信息产业和各项 高技术的基础 • 微电子技术的核心是集成电路技术
以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺, 将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线 所构成的电路制作在基片上所构成的一个 小规模集成电路 微型化的电路或系统
集成电路的优点:
体积小、重量轻 功耗小、成本低 速度快、可靠性高
超大规模集成电路
6
第1章 信息技术概述
各种各样的集成电路
7
第1章 信息技术概述
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