微電子學(xué)概論_張興_教學(xué)大綱.doc

課程名稱：微電子學(xué)概論 課程編號：00831130 課程類型：本科生主干基礎(chǔ)課 所屬學(xué)科：微電子學(xué)與固體電子學(xué) 領(lǐng)域方向：微電子學(xué) 學(xué)時和學(xué)分：54學(xué)時(每周3學(xué)時)，3學(xué)分 主講教員：張興，黃如，劉曉彥 先修要求：無 同修要求：無 版本號及修訂時間：1 1999年新開課 版本更新歷史：無 基本目的： 1 使學(xué)生知道什么是微電子學(xué)和微電子學(xué)是研究什么的； 2 使學(xué)生對微電子學(xué)的歷史、現(xiàn)狀、未來等有一個整體的了解； 3 使學(xué)生對半導(dǎo)體物理、器件物理、集成電路工藝、集成電路設(shè)計、MEMS技術(shù)等有比較明確的概念。 學(xué)習(xí)收獲：通過學(xué)習(xí)這門課，學(xué)生會有如下收獲： 1 知道微電子學(xué)的用途、主要內(nèi)容，明白學(xué)習(xí)微電子學(xué)應(yīng)該掌握哪些基礎(chǔ)知識； 2 對微電子學(xué)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來有一個比較清晰的認(rèn)識； 3 初步掌握半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理、集成電路工藝、集成電路設(shè)計、集成電路CAD方法、MEMS技術(shù)等的基本概念，對微電子學(xué)的整體有一個比較全面的認(rèn)識。 內(nèi)容提要： 1、微電子學(xué)常識 1.1 晶體管的發(fā)明 了解：晶體管發(fā)明的過程，晶體管發(fā)明對人類社會的作用 1.2 集成電路的發(fā)展歷史 掌握：集成電路的概念，集成電路發(fā)展的幾個主要里程碑 1.3 集成電路的分類 掌握：集成電路的分類方法，MOS集成電路的概念，雙極集成電路的概念， 1.4 微電子學(xué)的特點 了解：微電子學(xué)的概念，微電子學(xué)的特點 2、半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ) 2.1 半導(dǎo)體及其基本特性 熟練掌握：半導(dǎo)體的概念，雜質(zhì)對半導(dǎo)體特性的影響 掌握：電導(dǎo)率，電阻率，遷移率，散射 2.2 半導(dǎo)體中的載流子 掌握：能帶，能級，導(dǎo)帶，價帶，電子，空穴，多子，少子 了解：熱平衡，過剩載流子 2.3 PN結(jié) 熟練掌握：PN結(jié)的結(jié)構(gòu) 掌握：PN結(jié)的基本工作原理，正向特性，反向特性 了解：PN結(jié)中的能帶圖，PN結(jié)的擊穿，PN結(jié)的電容 2.4 雙極晶體管 熟練掌握：雙極晶體管的結(jié)構(gòu) 掌握：雙極晶體管的工作原理，特性曲線 了解：雙極晶體管的電流傳輸機制，晶體管的放大原理，放大系數(shù)，反向電流和擊穿電壓，頻率特性 2.5 MOS場效應(yīng)晶體管 熟練掌握：MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，MOS晶體管的基本工作原理，閾值電壓 掌握：MOS晶體管的種類，特性曲線 了解：MOS晶體管的電容 3、大規(guī)模集成電路基礎(chǔ) 3.1 雙極集成電路 掌握：雙極集成電路的特點，雙極集成電路的基本結(jié)構(gòu)（截面圖、俯視圖） 了解：雙極集成電路的主要形式及其優(yōu)缺點 3.2 MOS集成電路 掌握：MOS集成電路，CMOS集成電路，CMOS集成電路的特點，MOS集成電路的結(jié)構(gòu)（電路圖、俯視圖、截面圖），MOS晶體管的開關(guān)特性 了解：MOS傳輸門，存儲器，CMOS電路的自鎖效應(yīng) 4、集成電路制造工藝 4.1 雙極集成電路工藝流程 掌握：雙極集成電路結(jié)構(gòu)、工藝流程 4.2 MOS集成電路工藝流程 掌握：MOS集成電路結(jié)構(gòu)、工藝流程 4.3 光刻與刻蝕技術(shù) 掌握：光刻工藝的基本原理，濕法腐蝕，干法刻蝕 了解：幾種常見的光刻技術(shù)，超細(xì)線條光刻技術(shù)，干法刻蝕的特點 4.4 氧化 掌握：氧化硅的性質(zhì)及作用，熱氧化 了解：熱氧化的機理，常見的熱氧化方法 4.5 擴散與離子注入 掌握：擴散與離子注入概念、特點和作用 了解：擴散工藝，離子注入的基本原理，退火的作用 4.6 化學(xué)氣相淀積 掌握：化學(xué)氣相淀積的作用，采用這種方法可以淀積哪些材料 了解：化學(xué)氣相淀積Si、多晶硅、氧化硅、氮化硅的方法 4.7 接觸和互連 掌握：接觸和互連在集成電路中的作用，物理氣相淀積的方法 了解：SALICIDE結(jié)構(gòu)，多層布線技術(shù) 4.8 隔離技術(shù) 掌握：隔離的作用，常用的隔離方法 了解：LOCOS隔離、槽隔離、二極管隔離等的工藝流程 4.9 封裝技術(shù) 了解：集成電路封裝的基本工藝流程，幾種常用的封裝方法 4.10 集成電路工藝 掌握：前工序、后工序、輔助工序的概念，前工序中的三大類工藝技術(shù)，超凈實驗室 5、集成電路設(shè)計 5.1 集成電路設(shè)計的特點與信息描述 掌握：集成電路設(shè)計信息描述的幾種主要方法，版圖結(jié)構(gòu) 了解：集成電路設(shè)計的特點 5.2 集成電路設(shè)計流程 掌握：集成電路設(shè)計的三個主要階段 了解：集成電路分層分級設(shè)計的流程 5.3 集成電路設(shè)計規(guī)則 掌握：集成電路設(shè)計規(guī)則的作用 了解：以l為單位的設(shè)計規(guī)則，以微米為單位的設(shè)計規(guī)則 5.4 集成電路設(shè)計方法 掌握：全定制、門陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元、積木塊、可編程邏輯等設(shè)計方法的概念，各種設(shè)計方法的特點 了解：兼容設(shè)計技術(shù)、可測性設(shè)計技術(shù) 5.5 集成電路設(shè)計舉例 掌握：簡單集成電路設(shè)計的基本方法 6、集成電路設(shè)計的CAD系統(tǒng) 6.1 集成電路設(shè)計的CAD系統(tǒng)概述 了解：集成電路設(shè)計的CAD技術(shù) 6.2 系統(tǒng)描述與模擬VHDL語言及模擬 掌握：VHDL語言的基本概念及主要作用 了解：VHDL語言建模機制的特點，VHDL的模擬算法，VHDL語言模擬環(huán)境的特點 6.3 綜合 掌握：綜合的作用和基本過程 6.4 邏輯模擬 掌握：邏輯模擬的基本概念和主要作用 了解：邏輯模擬模型的建立，邏輯描述方法，邏輯模擬算法，開關(guān)級邏輯模擬 6.5 電路模擬 掌握：電路模擬的基本概念，電路模擬的基本功能 了解：電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu)，電路描述方法 6.6 時序分析和混合模擬 掌握：時序分析和混合模擬的主要作用 了解：時序分析的基本原理，混合模擬 6.7 版圖設(shè)計的CAD軟件 掌握：版圖設(shè)計的基本概念，版圖設(shè)計的主要方法 了解：版圖的自動設(shè)計方法，版圖的半自動設(shè)計方法，版圖的人工設(shè)計方法，版圖檢查與驗證方法，制版技術(shù)，版圖數(shù)據(jù)交換的格式 6.8 器件模擬 掌握：器件模擬的基本概念 了解：器件模擬的基本原理，器件模擬的基本功能及所用模型，器件模擬的輸入文件舉例 6.9 工藝模擬 掌握：工藝模擬的基本概念，工藝模擬的基本內(nèi)容 了解：工藝模擬的輸入文件 6.10 計算機輔助測試(CAT)技術(shù) 了解：故障模型，計算機輔助測試技術(shù) 7、幾類重要的特種微電子器件 7.1 薄膜晶體管 掌握：薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)和主要用途，薄膜晶體管的特點 7.2 光電子器件 掌握：躍遷輻射和光吸收的基本原理，光電子器件的種類及其作用 了解：發(fā)光器件、光電探測器、太陽能電池的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.3 CCD器件 了解：CCD器件的主要用途、器件結(jié)構(gòu)和基本工作原理 8、微機電系統(tǒng) 8.1 微機電系統(tǒng)的基本概念 掌握：微機電系統(tǒng)的概念，發(fā)展趨勢，分類，用途等 8.2 幾種重要的MEMS器件 了解：微加速度計，微陀螺，微馬達(dá)等微機電系統(tǒng) 8.3 MEMS加工工藝 了解：硅微機械加工工藝，包括體硅工藝、表面犧牲層工藝等，LIGA加工工藝 8.4 MEMS技術(shù)發(fā)展趨勢 了解：MEMS技術(shù)的發(fā)展趨勢和發(fā)展前景 9、微電子技術(shù)發(fā)展的規(guī)律和趨勢 9.1 微電子技術(shù)發(fā)展的一些基本規(guī)律 掌握：摩爾定律，三種等比例縮小定律 9.2 微電子技術(shù)發(fā)展的一些趨勢和展望 了解：微電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，物理極限、系統(tǒng)芯片的概念，近幾年將有重大發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)，如SOI技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、高K介質(zhì)材料、Cu互連等 進(jìn)度安排參考意見： 第一周：1 第二周：2.1 2.2 第三周：2.3 2.4 第四周：2.4 2.5 第五周：3.1 第六周：3.3 第七周：4.1 4.2 第八周：4.3 4.6 第九周：4.7 4.10 第十周：5.1 5.3 第十一周：5.4 第十二周：5.5 第十三周：6.1 6.3 第十四周：6.4 6.6 第十五周