專欄作家
專欄作家
半導體八項技術(三)-積體電路:一場電子革命
2023-10-11 2685

在「氧化」步驟中,晶圓表面會形成一層氧化層(SiO?)。晶圓是半導體加工中最重要的材料。氧化層保護晶圓表面免受雜質的侵蝕,而下一步就是設計半導體電路。

半導體晶片中的電路是什麼樣的?我們一起來學習吧!

8.jpg

微型半導體晶片內部包含數千甚至數百萬個電子元件(二極體、電晶體、電容器、電阻器)。這些半導體積體電路是如何製造出來的呢?我們先來了解半導體的發展歷史。


電晶體:電子革命的起源

1947 年,美國最大電信公司美國電話電報公司 (AT&T) 的中央研究機構貝爾實驗室的研究人員發明了電晶體。這項發明最初被稱為“放大器”,後來更名為晶體管。

9.jpg

晶體管迅速成為電子產品的核心元件。然而,隨著科技的進步,電子產品的功能也越來越豐富,需要互連的元件數量也呈指數級增長,從電晶體、電阻到二極體、電容,不一而足。這些接觸點也成為大多數產品故障的根源。

1958 年,德州儀器 (TI) 的工程師 Jack Kilby 開發了一種解決方案。複雜的電子元件將被小型化,然後作為電路印製到一個小表面上。這些電路將會相互堆疊,從而誕生了積體電路(IC)。

10.jpg

積體電路 (IC):電子領域的革命

構成半導體積體電路 (IC) 的電晶體、電阻器、二極體和電容器相互連接以計算和儲存電訊號。

讓我們仔細看看每種元件的功能。電晶體充當開關,控制電源的通斷;電容器負責累積和儲存電荷;電阻器負責調節電流;二極體負責維持訊號的一致性。

半導體積體電路是透過將所有電路元件整合到錯綜複雜的多層圖案中來製造的。這些複雜的電路不可能手工繪製,因此使用了類似於沖洗照片影像的方法。

11.jpg

積體電路的發展刺激了半導體工業的進步。從手動連接各個元件到積體電路意味著更小的產品外形尺寸和更低的功耗,同時實現更快的資料處理。使用光刻技術意味著半導體積體電路是可靠的並且有利於大規模生產。

1960年代,已故的貝爾實驗室韓裔美國工程師康達元博士(Dr. Dawon Kahng)和馬丁·阿塔拉(Martin Atalla)研發了「MOS-FET」(金屬氧化物半導體場效電晶體)。積體電路從此真正開始閃耀光芒。

MOS-FET解決了傳統雙極接面電晶體製造困難、功耗大的限制。

60年來,半導體已經從電晶體發展到積體電路和MOSFET。未來的進一步創新令人興奮和期待。 


在下一篇文章中,我們將介紹如何使用蝕刻製程將這些複雜設計的電路繪製到晶圓上。

相關推薦
whatsapp

WhatsApp

Whatsapp:+8618073002950