Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 1: Giới thiệu

Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 1: Giới thiệu cung cấp cho người học các kiến thức: Bốn khối xây dựng của các dụng cụ bán dẫn, mười tám dụng cụ bán dẫn quan trọng và vai trò của chúng trong các ứng dụng điện tử, hai mươi công nghệ bán dẫn quan trọng và vai trò của chúng trong chế tạo dụng cụ,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương GIỚI THIỆU DỤNG CỤ BÁN DẪN   Dụng cụ bán dẫn: tảng ngành công nghiệp điện tử - ngành công nghiệp lớn giới với doanh số toàn cầu ngàn tỉ đô la từ năm 1998 kiến thức dụng cụ bán dẫn  hiểu môn học khác kỹ thuật điện-điện tử NỘI DUNG     Bốn khối xây dựng dụng cụ bán dẫn Mười tám dụng cụ bán dẫn quan trọng vai trò chúng ứng dụng điện tử Hai mươi công nghệ bán dẫn quan trọng vai trò chúng chế tạo dụng cụ Xu hướng công nghệ tiến tới mật độ cao, tốc độ cao, tiêu thụ lượng thấp, không bốc (nonvolatility) 1.1 Dụng cụ bán dẫn Fig Gross world product (GWP) and sales volumes of the electronics, automobile, semiconductor, and steel industries from 1980 to 2000 and projected to 2010 1.1.1 Các khối xây dựng dụng cụ bán dẫn Hình Các khối xây dựng (a) Giao tiếp kim loại-bán dẫn; (b) chuyển tiếp P-N; (c) giao tiếp dị thể (Heterojunction); (d) cấu trúc MOS (metal-oxide-semiconductor) 1.1.2 Các dụng cụ bán dẫn Các dụng cụ bán dẫn (tt) Lịch sử dụng cụ điện tử Diode 10 Integrated Circuits (1/3) 13 Integrated Circuits (2/3) 14 Integrated Circuits (3/3) 15 1.2 Công nghệ bán dẫn 16 1.2.1 Các cơng nghệ bán dẫn 17 Các cơng nghệ bán dẫn ( ) Theo thứ tự thời gian: Czochralski crystal growth (tăng trưởng tinh thể) Bridgman crystal growth (tăng trưởng tinh thể) III-V compounds (hợp chất III-V) Diffusion (Khuếch tán) Lithographic photoresist (kỹ thuật quang khắc) Oxide masking (tạo mặt nạ oxide) Epitaxial CVD growth (tăng trưởng lắng đọng hóa học với epitaxy) Ion implantation (cấy ion) Hybrid integrated circuit (vi mạch lai/hỗn hợp) 10 Monolithic integrated circuit (vi mạch đơn khối) 11 Planar process (xử lý plana) 18 Các công nghệ bán dẫn ( ) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 CMOS DRAM Polysilicon self-aligned gate MOCVD (lắng đọng hóa học với hợp chất hữu cơ-kim loại) Dry etching (dán khô) Molecular beam epitaxy Microprocessor (4004) Trench isolation Chemical mechanical polishing Copper interconnect (kết nối đồng) CVD, chemical vapor deposition; CMOS, complementary metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; DRAM, dynamic random access memory; MOCVD, metalorganic CVD 19 Photolithography (kỹ thuật quang khắc)  Vẽ lên wafer tẩy phần muốn tẩy giữ lại phần cần  Mực vẽ kêu chất cản quang (photoresist) Có loại: chất cản quang dương âm    Loại dương phần bị che khuất lại Loại âm phần che bị tẩy Mask (mặt nạ): phần hãng chuyên làm, miếng kiếng có hình muốn vẽ lên wafer Một wafer có nhiều mask, từ hàng trăm mask trở lên Mỗi mask thường gồm có vài chục đến vài trăm hình die (1 die IC)  Ngày xưa lúc wafer nhỏ, kỹ nghệ thơ sơ thường họ làm mask cho die Một mask cho vi xử lý giá khoảng 250,000USD (giá năm 1990s) 20 http://www.ece.gatech.edu/research/labs/vc/theory/photolith.html 21 Hình ảnh phiến Silic (silicon wafer) 22 1.2.2 Các xu hướng cơng nghệ  Thu nhỏ dụng cụ  Có giảm chiều dài đặc trưng (feature length) IC  tăng mật độ tích hợp  Cũng làm giảm lượng tiêu thụ  IC có tốc độ xử lý cao  Tiêu thu lượng thấp: giảm độ lớn nguồn cấp điện, cách thiết kế hướng tới công suất thấp  Nhu cầu nhớ thiết bị tăng 23 Fig Exponential increase of dynamic random access memory density versus year based on the Semiconductor Industry Association (SIA) 24 Fig Exponential increase of microprocessor computational power versus year 25 Fig 10 Growth curves for different technology drivers 26 Memory area will increase 27 ...DỤNG CỤ BÁN DẪN   Dụng cụ bán dẫn: tảng ngành công nghiệp điện tử - ngành công nghiệp lớn giới với doanh số tồn cầu ngàn tỉ la từ năm 1998 kiến thức dụng cụ bán dẫn  hiểu môn... điện-điện tử NỘI DUNG     Bốn khối xây dựng dụng cụ bán dẫn Mười tám dụng cụ bán dẫn quan trọng vai trò chúng ứng dụng điện tử Hai mươi công nghệ bán dẫn quan trọng vai trò chúng chế tạo dụng. .. dựng dụng cụ bán dẫn Hình Các khối xây dựng (a) Giao tiếp kim loại -bán dẫn; (b) chuyển tiếp P-N; (c) giao tiếp dị thể (Heterojunction); (d) cấu trúc MOS (metal-oxide-semiconductor) 1.1.2 Các dụng