现代光电子技术 课件 第8章 集成电路技术

第1章

从光量子到光电子

第2章

激光技术

第3章激光光纤通讯

第4章

调制技术

第5章

光电探测技术

第6章

光伏技术

第7章

激光应用技术

第8章

集成电路技术§8.1集成电路

§8.2光刻技术§8.1集成电路产业链芯片设计产业集成电路设计工序：作为将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，集成电路设计工序也就是把成品从抽象的过程一步一步地具体化，最终物理实现。§8.1集成电路产业链芯片制造产业§8.1集成电路产业链芯片制造产业芯片制造工序：在计算机上设计的集成电路版图，当光照射到金属薄膜上，形成掩膜，该技术就像是光从门缝透射过来，在地面上形成光条一样，光照射到的金属薄膜处形成孔，没有照射的区域不变，这样就制成了掩膜；再将制成的掩膜覆盖在硅片上，在当光通过掩膜照射，电路图“印制”在硅晶片上§8.1集成电路产业链封装测试产业在晶圆测试是指在测试机台上采用探针卡并利用测试向量对每一颗裸片的电路功能和性能进行测试的过程。经过测试的晶圆，再经过减薄、切割后，进行封装、成品测试，从而形成芯片成品。芯片封装包括晶圆切割、上芯、键合、封塑、打标、烘烤等过程。§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展1954年，美国AT&T贝尔实验室JeanHowardFelker（1919-1994）研制成功第一台晶体管数字计算机（TransistorDigitalComputer,简称TRADIC），如图8.2-2所示，装有800个晶体管。晶体管代替真空管后，其计算机的体积缩小为衣橱那么大§8.2国内外微处理器发展1954年，美国AT&T贝尔实验室JeanHowardFelker（1919-1994）研制成功第一台晶体管数字计算机（TransistorDigitalComputer,简称TRADIC），如图8.2-2所示，装有800个晶体管。晶体管代替真空管后，其计算机的体积缩小为衣橱那么大§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展1971年特德·霍夫（TedHoff,1937-）与他的同事完成了第一个可使用的微处理器4004，其中第一个“4”是客户订制的产品编号，最后一个“4”是第4个芯片，在该芯片上集成了2000个晶体管，处理能力相当于世界上第一台计算机ENIAC；§8.2国内外微处理器发展1972年，特德·霍夫与佛德利克·费金（FedericoFaggin,1941-）成功研制8位微处理器8008芯片，在13.8平方毫米的芯片上能执行45种指令的CPU；1973年8月，特德·霍夫等人把新型的金属氧化物半导体电路（metal-oxide-semiconductor,MOS）应用于Intel8080芯片上，成为第二代微处理器；§8.2国内外微处理器发展1976年4月1日，SteveWozniak和SteveJobs（1955-2011,音译乔布斯）共同创立苹果公司，并推出了自己的第一款计算机Apple-I，1977年苹果公司推出了Apple-Ⅱ型计算机§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展大规模集成电路技术就是可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了20世纪80年代，超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration，VLSI）技术，在芯片上可以容纳几十万个元件。1981年8月12日，IBM公司的D.Estridge领导的开发团队研发了IBM-PC§8.2国内外微处理器发展Intel8038632位16MHz27.5万个1.5μmIntel8048632位25MHz120万个1μm；IntelPentium66MHz310万个0.8μm；IntelPentiumⅡ300MHz750万个0.25μm；IntelPentiumⅢ500MHz950万个0.18μm；IntelPentium41.5GHz，4200万个0.18μm；Intel酷睿i722nm；2015Intel14nm，开启了微电子新时代；§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展§8.2国内外微处理器发展1959年，中国第一台104型机

1万次/秒；1960年，中国第一台大型通用电子计算机，107型1964年，中科院计算所119机5万次/秒§8.2国内外微处理器发展中国第二代计算机是1964年10月哈尔滨军事工程学院（国防科技大学的前身）成功研发的441-B型全晶体管计算机§8.2国内外微处理器发展中国第二代计算机是1964年10月哈尔滨军事工程学院（国防科技大学的前身）成功研发的441-B型全晶体管计算机§8.2国内外微处理器发展中国第二代计算机是1964年10月哈尔滨军事工程学院（国防科技大学的前身）成功研发的441-B型全晶体管计算机§8.2国内外微处理器发展中国第二代计算机是1964年10月哈尔滨军事工程学院（国防科技大学的前身）成功研发的441-B型全晶体管计算机§8.2国内外微处理器发展中国第二代计算机是1964年10月哈尔滨军事工程学院（国防科技大学的前身）成功研发的441-B型全晶体管计算机§8.3集成电路从晶体管说起§8.3集成电路摩尔定律§8.3集成电路摩尔定律§8.3集成电路§8.3集成电路§8.3集成电路§8.3集成电路§8.3集成电路§8.4光刻技术§8.4光刻技术§8.4光刻技术光刻示意图正性负性§8.4光刻技术光刻十步法第一步，表面准备，包括清洁和干燥晶圆表面；第二步，涂光刻胶，包括在晶圆表面均匀地涂抺一薄层光刻胶；第三步，软烘焙，包括加热、部分蒸发光刻胶；第四步，对准曝光，包括掩膜版和图形在晶圆上的精确对准，对光刻胶实施曝光；第五步，显影，包括去除非聚合光刻胶；第六步，硬烘焙，包括对溶剂的继续蒸发；第七步