MOS集成電路

按晶體管的溝道導電類型，可分為P溝MOSIC、N溝MOSIC以及將P溝和N溝MOS晶體管結合成一個電路單元的互補MOSIC，分別稱為PMOS 、NMOS和CMOS集成電路。隨著工藝技術的發展，CMOS集成電路已成為集成電路的主流，工藝也日趨完善和複雜，由P阱或N阱CMOS發展到雙阱CMOS工藝。80年代又出現了集雙極型電路和互補金 屬-氧化物-半導體（CMOS）電路優點的BiCMOS集成電路結構。按柵極材料可分為鉛柵、硅柵、硅化物柵和難熔金屬（如鉬、鎢）柵等MOSIC，柵極尺寸已由微米進入亞微米（0.5～1微米）和強亞微米（0.5微米以下）量級。此外，還發展了不同的MOS集成電路結構的MOSIC：如浮柵雪崩注入MOS（FAMOS）結構，用於可擦寫只讀存貯器；擴散自對準MOS（DMOS）結構和V型槽MOS結構等，可滿足高速、高電壓要求。近年來發展了以藍寶石為絕緣襯底的CMOS結構，具有抗輻照、功耗低和速度快等優點。MOSIC廣泛用於計算機、通信、機電儀器、家電自動化、航空航天等領域，可使整機體積縮小、工作速度快、功能複雜、可靠性高、功耗低和成本便宜等。

①製造結構簡單，隔離方便。

②電路尺寸小、功耗低適於高密度集成。

③MOS管為雙向器件，設計靈活性高。

④具有動態工作獨特的能力。

⑤溫度特性好。其缺點是速度較低、驅動能力較弱。一般認為MOS集成電路功耗低、集成度高，宜用作數字集成電路；雙極型集成電路則適用作高速數字和模擬電路。

60年代末、70年代初，我國在集成電路技術的研究上剛剛起步，只是對雙極型小規模集成電路開始進行研製和少量生產。當時，國外MOS電路發展很快，與雙極型電路相比，MOS集成電路具有電路簡單、功耗低、集成度高的優勢，而國內MOS集成電路技術的研究開發上還存在不少困難。一個困難是MOS器件很容易被靜電擊穿，有人形容說：“MOS、MOS，一摸就死”；另一個難點是MOS器件柵氧化層電荷不易控制，因而大大影響了MOS電路的可生產性與工作穩定性。所以，大家對MOS集成電路的發展前途仍有很多疑慮。

在這樣的形勢下，半導體車間的徐葭生同志帶領十幾個中青年教師，從1970年開始，毅然投入了我國MOS集成電路研究開發與應用推廣的事業。在當時缺乏技術資料和工藝設備、生產條件十分落後的情況下，大家自力更生、團結奮鬥，從工藝和電路設計上解決了柵氧化層電荷與靜電損傷保護問題，為MOS集成電路在我國的發展掃清了技術障礙。在此基礎上，開發研製成功了中小規模MOS數控系列電路，包括了計數器、寄存器、解碼器及各種觸發器、門電路等，並進行了小量生產。為了使這些電路得到推廣，他們還製作了頻率計、數碼顯示等多種應用部件，到有關單位演示，幫助解決應用中的技術問題。這樣，終於使MOS集成電路得到社會認可。在此期間先後接產此數控系列電路的有，北京半導體器件五廠、前門器件廠、上海元件五廠、天津第一半導體廠、石家莊半導體器件廠、保定無線電二廠等。這些數控系列電路在相當長一段時間內成了不少半導體廠的主打產品。清華半導體車間除了派人傳授、推廣技術之外，還多次舉辦短訓班，幫助這些企業培養生產技術骨幹。可以說，清華的半導體車間成為了我國MOS集成技術最早的發源地。

在成功開發、推廣中小規模MOS數控系列電路的基礎上，半導體車間又進一步向中大規模MOS集成電路進軍，先後研製成功050台式計算機(器)全套電路，2240位96字元發生器和1KDRAM等多種大規模集成電路。從1970年開始直至1976年以後相當長的時期內，清華在國內一直保持著MOS集成電路技術的最高水平。

除了集成電路技術本身之外，半導體車間對我國集成電路生產基礎條件的發展也起了重要的推動作用。為了滿足大規模集成電路生產對於設備的高精度和自動化要求，有很多關鍵設備都是自製的，例如高精度初縮機、擴散爐和三氯乙烯氧化系統、高速勻膠機、等離子刻蝕機等。有些設備是由半導體車間提出性能要求並進行試用改進，與其它單位協作生產，例如高精度分步重複精縮機就是與我校無線電系、精儀系協作定型生產的，這一精縮機成了當時國內集成電路廠普遍採用的設備。

為了滿足大規模集成電路製造對減少灰塵沾污的要求，半導體車間自己設計、自己採購材料、聯繫施工，對原來的800平方米實驗室進行了凈化改造，於1975年建成了350平方米、凈化級別達到1000級和10000級的超凈車間。這是當時國內集成電路生產用的第一個超凈車間，它滿足了大規模集成電路研製的需要，一直使用到1993年。

1 不要超過手冊上所列出的極限工作條件的限制。

2 器件上所有空閑的輸入端必須接 VDD 或 VSS，並且要接觸良好。

3 所有低阻抗設備（例如脈衝信號發生器等）在接到 CMOS 或 NMOS 集成電路輸入端以前必然讓器件先接通電源，同樣設備與器件斷開后器件才能斷開電源。

4 包含有 CMOS 和 NMOS 集成電路的印刷電路板僅僅是一個器件的延伸，同樣需要遵守操作準則。從印刷電路板邊緣的接插件直接聯線到器件也能引起器件損傷，必須避免一般的塑料包裝，印刷電路板接插件上的 CMOS 或 NMOS 集成電路的地址輸入端或輸出端應當串聯一個電阻，由於這些串聯電阻和輸入電容的時間常數增加了延遲時間。這個電阻將會限制由於印刷電路板移動或與易產生靜電的材料接觸所產生的靜電高壓損傷。

5 所有 CMOS 和 NMOS 集成電路的儲存和運輸過程必須採用抗靜電材料做成的容器，而不能按常規將器件插入塑料或放在普通塑料的托盤內，直到準備使用時才能從抗靜電材料容器中取出來。

6 所有 CMOS 和 NMOS 集成電路應當放置在接地良好的工作台上，鑒於工作人員也能對工作台產出靜電放電，所以工作人員在操作器件之前自身必須先接地，為此建議工作人員要用牢固的導電帶將手腕或肘部與工作台表面連接良好。

7 尼龍或其它易產生靜電的材料不允許與 CMOS 和 NMOS 集成電路接觸。

8 在自動化操作過程中，由於器件的運動，傳送帶的運動和印刷電路板的運動可能會產生很高的靜電壓，因此要在車間內使用電離空氣鼓風機和增濕機使室內相對濕度在 35% 以上，凡是能和集成電路接觸的設備的頂蓋、底部、側面部分均要採用接地的金屬或其它導電材料。

9 冷凍室要用二氧化碳製冷，並且要放置隔板，而器件必須放在導電材料的容器內。

10 需要扳直外引線和用手工焊接時，要採用手腕接地的措施，焊料罐也要接地。

11 波峰焊時要採用下面措施：

a 、波峰焊機的焊料罐和傳送帶系統必須接真地。

b 、工作台採用導電的頂蓋遮蓋，要接真地。

c 、工作人員必須按照預防準則執行。

d 、完成的工件要放到抗靜電容器中，優先送到下一道工序去。

12 清洗印刷電路板要採用下列措施：

a 、蒸氣去油劑和籃筐必須接真地，工作人員同樣要接地。

b 、不準使用刷子和噴霧器清洗印數電路板。

c 、從清洗籃中拿出來的工件要立即放入蒸汽去油劑中。

d 、只有在工件接地良好或在工件上採用靜電消除器后才允許使用高速空氣和溶劑。

13 必須有生產線監督者的允許才能使用靜電監測儀。

14 在通電狀態時不準插入或拔出集成電路，絕對應當按下列程序操作：

a 、插上集成電路或印刷電路板后才通電。

b 、斷電后才能拔出集成電路或印刷電路板。

15 告誡使用 MOS 集成電路的人員，決不能讓操作人員直接與電氣地相連，為了安全的原因，操作人員與地氣之間的電阻至少應有 100K。

16 操作人員使用棉織品手套而不要用尼龍手套或橡膠手套。

17 在工作區，禁止使用地毯。

18 除非絕對必要外，都不準工作人員觸摸 CMOS 或 NMOS 器件的引線端子。