Scurta istorie a microelectronicii

Cartea detaliaza principalele etape ale dezvoltarii microelectronicii, un domeniu al stiintei aflat la granita dintre fizica si electronica. Este descrisa calea parcursa de stiinta si tehnologia secolului XX, program cu anul 1900, de aparitia teoriei cuantice, elaborata de Max Plank, pana la fabricarea primului microprocesor si a primei memorie integrate.

Lucrarea are o orientare practica si un bogat material ilustrativ, reprezentand un ABC al paletei vaste de cunostinte de care are nevoie un proiectant de circuite microelectronice, in general, si in special, de circuite integrate analogice. Cartea se adreseaza studentilor din institutiile de invatamant superior tehnic si universitar care urmeaza cursuri de fizica semiconductoare, electronica aplicata si microelectronica si absolventii acestor specializari. Se stie ca pregatirea unui proiectant de circuite integrate analogice trebuie sa includa, pe langa cunostintele de electronica aplicata si tehnologia de fabricatie a circuitelor integrate, elemente de fizica a dispozitivelor semiconductoare active. In acest sens, aceasta lucrare evidentiaza contributiile esentiale pe care fizica le-a avut la dezvoltarea domeniului microelectronicii.

Inventarea tranzistorului bipolar a condus la o crestere fara precedent a cercetarii si dezvoltarii in doua domenii: fizica corpului solid si tehnologia dispozitivelor semiconductoare.

Teoriile care au stat la baza cunoasterii proceselor fizice din corpul solid au fost: conceptul de dualitate unda-particula al lui de Broglie, dezvoltat in 1925 si teoria benzilor de energie, dezvoltata de Alan Wilson in 1931..

Sunt trecute in revista principalele teorii care au condus la dezvoltarea fizicii corpului solid, considerata ramura a fizicii atomice. Astfel, de la inceputul secolului al XX-lea, fizica starii solide a inceput sa insemne studiile cristalelor si, mai ales, comportamentul electronilor in cristale. Experimentele de difractie cu raze X au demonstrat ca materialele cristaline sunt compuse din aranjamente periodice de atomi.

Partea introductiva a cartii prezinta notiunile principale ale fizicii corpului solid, in special fizica materialelor semiconductoare. Dezvoltarea acestui capitol al fizicii a permis dezvoltarii fenomenelor legate de mecanismele de difuzie a impurilor in solide si de crestere a monocristalelor, doua domenii esentiale care au contribuit la dezvoltarea tehnologiilor de fabricatie a structurilor microelectronice pe baza de semiconductori.

Deoarece toate dispozitivele semiconductoare active sunt formate din jonctiuni p-n, importanta cunoasterii modelului fizic al acestei structuri semiconductoare de baza este evidentiata intr-un capitol separat.

In continuare, in capitole separate, sunt prezentate primele inventii legate de: tranzistorul cu contact punctiform, tranzistorul de jonctiuni si tranzistorul bipolar de siliciu.

Sunt prezentate, de asemenea, procesele tehnologice fundamentale: difuzia impuritatilor in siliciu, oxidarea siliciului, tehnica fotolitografica si epitaxia.

Realizarea tranzistorului cu structura MESA a precedat inventarea circuitului integrat de catre Jack Kilby si dezvoltarea procesului planar.

Cel mai important pas a fost realizat in momentul inventarii structurale MOS si CMOS, ceea ce a deschis calea catre realizarea primelor circuite logice, microcircuite hibride si circuite integrate analogice.

Legea lui Moore a determinat dezvoltarea proiectarii asistate de calculator, realizarea primelor calculatoare prefigurand acest domeniu vital al proiectarii in microelectronica, indispensabil dezvoltarii omenirii in ultimii 60 de ani.

Pentru a apropia si mai mult continutul cartii de domeniul electronicii aplicate, in finalul cartii sunt prezentate pe scurt principalele fluxuri tehnologice utilizate in fabricatia structurala de circuite integrate, care au stat la baza dezvoltarii microelectronicii.

Materialul cartii sintetizeaza experienta autorului ca rezultat al activitatii desfasurate timp de 20 de ani la fosta Intreprindere de Piese Radio si Semiconductoare (I. P. R. S.-Baneasa), ulterior, dupa 1990, S. C. Baneasa S. A., din Bucuresti, Romania, precum si in activitatile didactice in activitati superior, timp de 20 de ani, in domeniile proiectarii si tehnologiei dispozitivelor semiconductoare, precum si modelarii dispozitivelor semiconductoare active.

In luna ianuarie 1964, devenise clar faptul ca microelectronica s-a impus ca o ramura principala a electronicii, care urma sa se dezvolte foarte rapid, cu schimbari neasteptate, in anii care au urmat. Din acest punct de vedere, doresc ca aceasta carte sa marcheze implinirea peste 70 de ani de existenta a domeniului microelectronicei.

Avand in vedere continutul cartii, sper ca aceasta sa reprezinte un ajutor pentru studentii care se pregatesc pentru domeniul acesta atractiv dar si foarte pretentios al proiectantului de circuite integrate analogice.

Pentru comentarii si observatii referitoare la aceasta carte, cititorii sunt rugati sa foloseasca urmatoarea adresa de e-mail: e_lakatos@yahoo. com

Cuprins:

1. Premisele aparitiei microelectronicii

2. Teoria semiconductorilor electronici

3. Jonctiunea semiconductoare p-n

4. Tranzistorul cu contact punctiform

5. Tranzistorul cu jonctiuni

6. Tranzistorul bipolar cu jonctiuni pe baza de siliciu

7. Tehnologii de realizare a structurilor semiconductoare cu jonctiuni p-n

8. Dezvoltarea procesului de difuzie pentru fabricarea tranzistoarelor cu jonctiuni

9. Dezvoltarea procesului de oxidare

10. Tehnica fotolitografica

11. Tranzistorul MESA pe baza de siliciu

12. Inventia lui Jack Kilby

13. Inventarea procesului planar si a circuitului integrat monolitic

14. Structura metal-oxid-semiconductor (MOS)

15. Dezvoltarea procesului de epitaxie

16. Structura Metal-Oxid-Semiconductor Complementara (CMOS)

17. Familia de circuite integrate logice standard

18. Microcircuitele hibride

19. Circuitele integrate MOS

20. Circuitele integrate analogice

21. Legea lui Moore

22. Memoria RAM

23. Unitatea centrala de procesare

24. Scalarea

25. Proiectarea asistata de calculator

26. Fabricatia circuitelor integrate

Anexa 1. Concepte de baza privind proiectarea circuitelor integrate

Anexa 2. Unitati SI fundamentale

Anexa 3. Constante fizice fundamentale

Anexa 4. Proprietati ale Ge, Si si GaAs la 300K

Anexa 5. Multipli si submultipli

Anexa 6. Alfabetul grecesc

Bibliografie.