微电子学概论_张兴_教学大纲.doc

课程名称：微电子学概论 课程编号：00831130 课程类型：本科生主干基础课 所属学科：微电子学与固体电子学 领域方向：微电子学 学时和学分：54 学时(每周 3 学时)，3 学分 主讲教员：张兴，黄如，刘晓彦 先修要求：无 同修要求：无 版本号及修订时间：1 1999 年新开课 版本更新历史：无 基本目的： [1] 使学生知道什么是微电子学和微电子学是研究什么的； [2] 使学生对微电子学的历史、现状、未来等有一个整体的了解； [3] 使学生对半导体物理、器件物理、集成电路工艺、集成 电路设计、MEMS技术等有比较明确的概念 学习收获：通过学习这门课，学生会有如下收获： [1] 知道微电子学的用途、主要内容，明白学习微电子学应该掌握哪些基础知识； [2] 对微电子学的发展历史、现状和未来有一个比较清晰的认识； [3] 初步掌握半导体物理、半导体器件物理、集成电路工艺、集成 电路设计、集成电路 CAD 方法、MEMS 技术等的基本概念， 对微电子学的整体有一个比较全面的认识 内容提要： 1、微电子学常识 1.1 晶体管的发明 了解：晶体管发明的过程，晶体管发明对人类社会的作用 1.2 集成电路的发展历史 掌握：集成电路的概念，集成电路发展的几个主要里程碑 1.3 集成电路的分类 掌握：集成电路的分类方法，MOS 集成电路的概念，双极集成电路的概念， 1.4 微电子学的特点 了解：微电子学的概念，微电子学的特点 2、半导体物理和半导体器件物理基础 2.1 半导体及其基本特性 熟练掌握：半导体的概念，杂质对半导体特性的影响 掌握：电导率，电阻率，迁移率，散射 2.2 半导体中的载流子 掌握：能带，能级，导带，价带， 电子，空穴，多子，少子 了解：热平衡，过剩载流子 2.3 PN结 熟练掌握：PN 结的结构 掌握：PN 结的基本工作原理，正向特性，反向特性 了解：PN 结中的能带图，PN 结的击穿， PN结的电容 2.4 双极晶体管 熟练掌握：双极晶体管的结构 掌握：双极晶体管的工作原理，特性曲线 了解：双极晶体管的电流传输机制，晶体管的放大原理，放大系数，反向电流和击穿电压，频率特性 2.5 MOS场效应晶体管 熟练掌握：MOS 晶体管的结构，MOS 晶体管的基本工作原理，阈值电压 掌握：MOS 晶体管的种类，特性曲线 了解：MOS 晶体管的电容 3、大规模集成电路基础 3.1 双极集成电路 掌握：双极集成电路的特点，双极集成电路的基本结构（截面图、俯视图） 了解：双极集成电路的主要形式及其优缺点 3.2 MOS 集成电路 掌握：MOS 集成电路，CMOS 集成电路， CMOS 集成电路的特点， MOS 集成电路的结构（电路图、俯视图、截面 图），MOS 晶体管的开关特性 了解：MOS 传输门，存储器， CMOS电路的自锁效应 4、集成电路制造工艺 4.1 双极集成电路工艺流程 掌握：双极集成电路结构、工艺流程 4.2 MOS 集成电路工艺流程 掌握：MOS 集成电路结构、工艺流程 4.3 光刻与刻蚀技术 掌握：光刻工艺的基本原理，湿法腐蚀，干法刻蚀 了解：几种常见的光刻技术，超细线条光刻技术，干法刻蚀的特点 4.4 氧化 掌握：氧化硅的性质及作用，热氧化 了解：热氧化的机理，常见的热氧化方法 4.5 扩散与离子注入 掌握：扩散与离子注入概念、特点和作用 了解：扩散工艺，离子注入的基本原理，退火的作用 4.6 化学气相淀积 掌握：化学气相淀积的作用，采用这种方法可以淀积哪些材料 了解：化学气相淀积 Si、多晶硅、氧化硅、氮化硅的方法 4.7 接触和互连 掌握：接触和互连在集成电路中的作用，物理气相淀积的方法 了解：SALICIDE 结构，多层布线技术 4.8 隔离技术 掌握：隔离的作用，常用的隔离方法 了解：LOCOS 隔离、槽隔离、二极管隔离等的工艺流程 4.9 封装技术 了解：集成电路封装的基本工艺流程，几种常用的封装方法 4.10 集成电路工艺 掌握：前工序、后工序、辅助工序的概念，前工序中的三大 类工艺技术，超净实验室 5、集成电路设计 5.1 集成电路设计的特点与信息描述 掌握：集成电路设计信息描述的几种主要方法，版图结构 了解：集成电路设计的特点 5.2 集成电路设计流程 掌握：集成电路设计的三个主要阶段 了解：集成电路分层分级设计的流程 5.3 集成电路设计规则 掌握：集成电路设计规则的作用 了解：以 为单位的设计规则，以微米为单位的设计规则 5.4 集成电路设计方法 掌握：全定制、门阵列、标准单元、积木块、可 编程逻辑等设计方法的概念，各种设计方法的特点 了解：兼容设计技术、可测性设计技术 5.5 集成电路设计举例 掌握：简单集成电路设计的基本方法 6、集成电路设计的 CAD 系统 6.1 集成电路设计的 CAD 系统概述 了解：集成电路设计的 CAD 技术 6.2 系统描述与模拟──VHDL 语言及模拟 掌握：VHDL 语言的基本概念及主要作用 了解：VHDL 语言建模机制的特点，VHDL 的模拟算法，VHDL 语言模拟环境的特点 6.3 综合 掌握：综合的作用和基本过程 6.4 逻辑模拟 掌握：逻辑模拟的基本概念和主要作用 了解：逻辑模拟模型的建立，逻辑描述方法， 逻辑模拟算法，开关 级逻辑模拟 6.5 电路模拟 掌握：电路模拟的基本概念，电路模拟的基本功能 了解：电路模拟软件的基本结构，电路描述方法 6.6 时序分析和混合模拟 掌握：时序分析和混合模拟的主要作用 了解：时序分析的基本原理，混合模拟 6.7 版图设计的 CAD软件 掌握：版图设计的基本概念，版图设计的主要方法 了解：版图的自动设计方法，版图的半自动设计方法，版图的人工设计方法，版图检查 与验证方法，制版技术，版图数据交换 的格式 6.8 器件模拟 掌握：器件模拟的基本概念 了解：器件模拟的基本原理，器件模拟的基本功能及所用模型，器件模拟的输入文件举例 6.9 工艺模拟 掌握：工艺模拟的基本概念，工艺模拟的基本内容 了解：工艺模拟的输入文件 6.10 计算机辅助测试(CAT)技术 了解：故障模型，计算机辅助测试技术 7、几类重要的特种微电子器件 7.1 薄膜晶体管 掌握：薄膜晶体管的结构和主要用途，薄膜晶体管的特点 7.2 光电子器件 掌握：跃迁辐射和光吸收的基本原理，光电子器件的种类及其作用 了解：发光器件、光电探测器、太阳能 电池的基本工作原理和结构 7.3 CCD 器件 了解：CCD 器件的主要用途、器件结构和基本工作原理 8、微机电系统 8.1 微机电系统的基本概念 掌握：微机电系统的概念，发展趋势，分 类，用途等 8.2 几种重要的 MEMS 器件 了解：微加速度计，微陀螺，微马达等微机电系统 8.3 MEMS 加工工艺 了解：硅微机械加工工艺，包括体硅工艺、表面 牺牲层工艺等， LIGA 加工工艺 8.4 MEMS 技术发展趋势 了解：MEMS 技术的发展趋势和发展前景 9、微电子技术发展的规律和趋势 9.1 微电子技术发展的一些基本规律 掌握：摩尔定律，三种等比例缩小定律 9.2 微电子技术发展的一些趋势和展望 了解：微电子技术的主要发展趋势，物理极限、系统芯片的概念，近几年将有重大发展的一些关键技术，如 SOI 技术、微 细加工技 术、高 K 介质材料、Cu互连等 进度安排参考意见： 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：6.7 ~ 6.10 第十六周：7 第十七周：8 第十八周：9 教学方式：课堂讲授为主，每周 3 学时，必要 时可以组织学生到微电子工艺制造线上进行参观。

教材和参考书： 张兴/黄如/刘晓彦，微电子学概论，北京大学出版社， 2000 年 1 月 学生成绩评定方法：期末考试占 70%，作业占 30%，期末考试为笔试 助教需求：需要 1 人批改作业。