物理学和新能源技术

1、关于物理学与新能源技术第一张，PPT共四十页，创作于2022年6月1一、引 言微电子技术： 微型电子电路技术微电子： 微型的电子电路实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上。把由若干个晶体管电阻电容等器件组成半导体基片上第二张，PPT共四十页，创作于2022年6月2一、引 言 微电子技术是信息社会生活和工作的基础。 信息化的关键是计算机和通讯机，其基础都是微电子技术。 微电子技术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发展微电子技术是当今高科技发展的关键问题。 微电子技术的核心是集成电路技术；集成电路的标志性产品是CPU（即中央处理器）； 它广泛应用于人类社会的各个领域。如科

2、技、经济、军事、金融、文教乃至家庭生活。第三张，PPT共四十页，创作于2022年6月31、微电子技术应用微电子技术被广泛应用于社会的各个行业 微电子技术与计算机技术相辅相成，推动了信息技术的高速度发展传统工业的行业改造和技术更新使商业领域的传统账册产生了根本的变化与其他技术的结合和渗透发展成新的技术现代化的军事与国防也离不开微电子技术 深刻地、广泛地影响着人们的生活 第四张，PPT共四十页，创作于2022年6月4微电子无处不在： 公共汽车IC卡、银行储蓄卡和信用卡、小区智能卡、电子手表、语言贺卡和玩具、电子琴、手机、洗衣机、电视机、电话机等等日常生活用品中都有芯片（微电子）。第五张，PPT共四

3、十页，创作于2022年6月5 1948年BELL实验室发明第一只晶体管微电子技术第一个里程碑； 1959年硅平面工艺的发展和集成电路的发明微电子技术第二个里程碑； 1971年微机的问世微电子技术第三个里程碑。2、微电子技术发展及现状第六张，PPT共四十页，创作于2022年6月6人的头发100微米 Intel 80386 1.20微米工艺33MHzIntel 80486 0.80微米工艺100MHzIntel Pentium 0.60微米工艺200MHzIntel P II 0.35微米工艺500MHzIntel P III 0.25微米工艺800MHz最近已经达到0.13微米2 GMHz目前集

4、成电路制造商进军0.1微米工艺 电子元器件和线路越来越小、细，集成度越来越高，芯片运行的速度越来越高快。摩尔定律 ：集成度（容量）每1、2、1.5年（65、97年、媒体）翻一番，而价格保持不变甚至下降。大规模芯片生产已达到0.25微米工艺 ，0.06微米已应用于显示，目前最窄：32纳米。第七张，PPT共四十页，创作于2022年6月73、向微米工艺的极限挑战 目前，由Intel为代表的多家公司正在开发“极端紫外”光刻技术，用氙灯将波长降至0.01微米；IBM则致力于0.005微米波长的X射线光刻技术研究工作。光刻技术大规模集成电路的集成度是微电子技术的重要标志；单晶片的尺寸已经从原来的5英寸发展

5、到了今天的8英寸、12英寸。第八张，PPT共四十页，创作于2022年6月8电子管晶体管场效应管（厚膜）薄膜晶体管二、基本元件结构第九张，PPT共四十页，创作于2022年6月9电子管又称“真空管”（Vacuum Tube）电子管拥有三个最基本的极阴极(Cathode, K)：释放出电子流 屏极(Plate，P) ：吸引和收集阴极发射的电子 （集极）栅极(Gird, G)：控制电子流的流量 电子管的放大作用 直热式三极管灯丝（Filament）的制作材料钨丝 钍钨合金 氧化硷土 1电子管第十张，PPT共四十页，创作于2022年6月10第十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月11第十二张，PP

6、T共四十页，创作于2022年6月122晶体管半导体是制造晶体管的基本材料 本征半导体、自由电子和空穴 共价电子与 N型半导体 、P型半导体p-n结 二极管和三极管极其工作原理 第十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月13第十四张，PPT共四十页，创作于2022年6月14场效应管与晶体管的区别1. 晶体管是电流控制元件；场效应管是电压控制元件。2. 晶体管参与导电的是电子空穴，因此称其为双极型器件； 场效应管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子， 因此称其为单级型器件。3. 晶体管的输入电阻较低，一般102104； 场效应管的输入电阻高，可达1091014场效应管的分类结型场效应管JF

7、ETMOS型场效应管JFET3、场效应管第十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月15 N沟道增强型MOS场效应管结构增强型MOS场效应管漏极D集电极C源极S发射极E栅极G基极B衬底B电极金属绝缘层氧化物基体半导体因此称之为MOS管Sect第十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月16 N沟道耗尽型MOS场效应管结构耗尽型MOS场效应管+ + + + + + + 耗尽型MOS管存在原始导电沟道Sect第十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月17 结型场效应管（JFET)结构P+P+NGSDN沟道结型场效应管导电沟道结型场效应管第十八张，PPT共四十页，创作于2022年6月184、

8、薄膜晶体管 (TFT )ATO=Al2O3/TiO2超晶格第十九张，PPT共四十页，创作于2022年6月19Ga-doped ZnO第二十张，PPT共四十页，创作于2022年6月20第二十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月21“集成电路”(Integrated Circuit，IC)把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上集成度发展神速 1962：几个、 1965：近100个（IC ） 1967：1001000个（中规模IC ） 1967-1973：100010000个（LSIC）1978：达10万100万个单元（VLSIC

9、） 目前集成度已突破千万单元 三、集成电路第二十二张，PPT共四十页，创作于2022年6月22100个晶体管以下的集成电路称为小规模集成电路1001000个晶体管的集成电路称为中规模集成电路1000个晶体管以上的集成电路称大规模集成电路10万个晶体管以上的集成电路称超大规模集成电路 第二十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月23第一代（以厘米为尺度的电子管）电子管计算机（1946-1957） 第二代（以毫米为尺度的半导体）晶体管计算机（1959-1964） 第三代小规模集成电路计算机（1964-1970）第四代大规模集成电路计算机（1970-） 第二十四张，PPT共四十页，创作于2022

10、年6月24第二十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月25超大规模集成电路 Intel 386芯片1.2微米、几十万个晶体管 P40.09微米、4200万个晶体管第二十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月26集成电路中的基本元件结构 阴极 阳极 集电极 基极 发射极 源极 栅极 漏极 N P N P N+ N+ 金属 N+ P型衬底 P型衬底 P型衬底 P型阱 PN结二极管 NPN晶体管 nMOS晶体管半导体材料和半导体集成电路N+、P+，重掺杂第二十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月27双极集成电路工艺 砷 注 入SiO2 SiO2 p-Si 衬底 （a）埋层制备半导体集成

11、电路工艺技术举例子第二十八张，PPT共四十页，创作于2022年6月28双极集成电路工艺 N外延层P衬底 N+ 埋层 (b) 外延层制备半导体和半导体集成电路第二十九张，PPT共四十页，创作于2022年6月29双极集成电路工艺光致抗蚀剂钝化层N外延层 N+ P （c）隔离区窗口制备半导体集成电路工艺技术第三十张，PPT共四十页，创作于2022年6月30双极集成电路工艺 沟道隔断区硼离子注入 N N N+ P (d) 氧化物隔离区制备(1)半导体和半导体集成电路第三十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月31双极集成电路工艺 N N SiO2 P+ N+ P+ 沟道隔断区 P (e) 氧化物隔

12、离区制备(2) 半导体集成电路工艺技术第三十二张，PPT共四十页，创作于2022年6月32双极集成电路工艺基区硼离子注入 光致抗蚀剂 N SiO2 P基区 P+ N+埋层 (f)基区制备 半导体集成电路工艺技术第三十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月33双极集成电路工艺 光致抗蚀剂 SiO2 P+ N+埋层 (g)基区引线孔制备 半导体集成电路工艺技术第三十四张，PPT共四十页，创作于2022年6月34双极集成电路工艺 砷离子注入发射区基区集电区埋层 N+集电区 (h)发射区制备半导体集成电路工艺技术第三十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月35半导体集成电路工艺技术集成电路工艺

13、技术主要包括:1、原始硅片工艺 硅单晶拉制到最终形成作为IC衬底和有源区的硅片的一整套工艺技术。2、掺杂工艺： 包括各种扩散掺杂和离子注入掺杂技术。 3、微细图形加工工艺 ： 包括图形的复印和刻蚀转移两个方面。4、介质薄膜工艺： 包括各种热生长技术和各种CVD技术。5、金属薄膜工艺：包括真空蒸发技术、溅射技术和CVD技术。第三十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月36集成电路的设计和制作设计和绘制电子线路图 集成电路的线路图转绘成芯片布局图分解成与制造工艺对应的各个层次的布局图数字化成“掩膜（Mask）”图纸 在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结 芯片测试、切割、分档 、引脚焊接、封装第三十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月37分立元件集成电路 I C 系 统 芯 片System On A Chip(简称SOC)四、集成电路走向系统芯片