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1、第二章微電子材料與器件電導(dǎo)率介于金屬和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。完全純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。共價(jià)鍵具有很強(qiáng)的結(jié)合力。當(dāng)T=0K（無外界影響）時(shí)，共價(jià)鍵中無自由移動的電子。這種現(xiàn)象稱本征激發(fā)。N型半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)元素構(gòu)成。P型半導(dǎo)體:本征半導(dǎo)體中摻入少量三價(jià)元素構(gòu)成。2.2集成電路基礎(chǔ)由于N型半導(dǎo)體中有富裕的自由電子，而P型半導(dǎo)體中有富裕的自由的空穴，所以當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時(shí)，P型半導(dǎo)體中的空穴就會向N型中擴(kuò)散，而N型半導(dǎo)體中的電子向P型中擴(kuò)散，結(jié)果是P型端帶負(fù)電，而N型端帶正電。因而會形成內(nèi)建電場，內(nèi)建電場的方向從N型端指向P型
2、端，從而又阻止電子和空穴的擴(kuò)散。最后，依靠電子和空穴濃度梯度的擴(kuò)散和內(nèi)建電場的電作用達(dá)到平衡，在接觸面附近形成一個(gè)耗盡層，即p-n結(jié)。14利用摻雜工藝，把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體在原子級上緊密結(jié)合，P區(qū)與N區(qū)的交界面就形成了PN結(jié)。2.2.2雙極型晶體管由兩個(gè)相距很近的PN結(jié)組成又稱三極管18NPN晶體管的偏置情況在正常使用條件下，晶體管發(fā)射結(jié)加正向小電壓，稱為正向偏置；收集結(jié)加反向大電壓，稱為反向偏置。具有放大信號的功能。192.2.3場效應(yīng)晶體管（FET）場效應(yīng)晶體管分類20S－源極；G－柵極；D－漏極MOS場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)N溝MOSFET，電位低的
3、一端為源，電位高的為漏；P溝MOSFET，電位高的一端為源，電位低的為漏；MOS場效應(yīng)晶體管21結(jié)型場效應(yīng)管金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管NN222.2.4集成電路發(fā)展簡史58年，鍺IC59年，硅IC61年，SSI（10~100個(gè)元件/芯片）62年，MOSIC11/1163年，CMOSIC64年，線性IC2365年，MSI（100~1000個(gè)元件/芯片）69年，CCD70年，LSI（1000~10萬個(gè)元件/芯片），1KDRAM71年，8位MPUIC，400472年，4KDRAM，I2LIC77年，VLSI（10萬~1000萬個(gè)元件/芯片），64KDRAM，16位MP
4、U80年，256KDRAM，2mm84年，1MDRAM，1mm85年，32位MPU，M680202486年，ULSI（1000萬~10億個(gè)元件/芯片），4MDRAM(8×106,91mm2,0.8mm,150mm)，于89年開始商業(yè)化生產(chǎn)，95年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。88年，16MDRAM（3×107,135mm2,0.5mm,200mm），于92年開始商業(yè)化生產(chǎn)，97年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。91年，64MDRAM（1.4×108,198mm2,0.35mm,200mm），于94年開始商業(yè)化生產(chǎn)，99年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。92年，256MDRAM（5.6×108,400mm2
5、,0.25mm,200mm），于98年開始商業(yè)化生產(chǎn)，2002年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。25(95年，GSI（>10億個(gè)元件/芯片），1GDRAM（2.2×109,700mm2,0.18mm,200mm），2000年開始商業(yè)化生產(chǎn)，2004年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。97年，4GDRAM（8.8×109,986mm2,0.13mm,300mm），2003年進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。26人的大腦：約有140億個(gè)腦細(xì)胞，每個(gè)腦細(xì)胞可完成“異或”或“或非”功能，長度約為150mm，消耗的能量約為0.2pJ。比一比！大規(guī)模集成技術(shù)：可在14cm2的面積上制作出140億個(gè)具有同樣功能的器件，每個(gè)
6、器件的長度約為15mm，消耗的能量約為0.005pJ，工作壽命可達(dá)10億小時(shí)以上。27集成電路工業(yè)發(fā)展的第一定律即所謂摩爾定律。Intel公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾先生在1965年4月19日發(fā)表于《電子學(xué)雜志》上的文章中提出，集成電路的能力將每年翻一番。1975年，他對此提法做了修正，稱集成電路的能力將每兩年翻一番。摩爾定律現(xiàn)在的表達(dá)是：在價(jià)格不變的情況下，集成電路芯片上的晶體管數(shù)量每18個(gè)月翻一番，即每3年乘以4。2.2.5集成電路的發(fā)展規(guī)律11/1128集成電路工業(yè)發(fā)展的另一些規(guī)律為建立一個(gè)芯片廠的造價(jià)也是每3年乘以4；線條寬度每6年下降一半；芯片上
7、每個(gè)器件的價(jià)格每年下降30%~40%；晶片直徑的變化：60年：0.5英寸，65年：1英寸，70年：2英寸，75年：3英寸，80年：4英寸，90年：6英寸，95年：8英寸（200mm），2000年：12英寸（300mm）。292.2.6集成電路分類按集成電路功能：數(shù)字集成電路和模擬集成電路按結(jié)構(gòu)形式分類：半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路和混合集成電路按有源器件類型和工藝：雙極型集成電路和MOS集成電路按規(guī)模大小分類：小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模、巨大規(guī)模。指在一塊玻璃或陶瓷基片上，用膜形成技術(shù)和光刻技術(shù)等形成的多層金屬和金屬氧化物膜構(gòu)成電路中全部元
8、器件及其互聯(lián)而實(shí)現(xiàn)某種電路功能的集成電路。302.2.7集成電路的發(fā)展展望目標(biāo)：
