微电子学概论教案.doc

微电子学概论 目 录 前 言 1 第一章 绪 论 2 1.1 什么是微电子学 2 1.2 微电子科学技术的战略地位 2 1.3 微电子科学技术的发展历史 6 1.4 集成电路的分类 8 1.5 微电子学的特点 10 第二章 半导体物理和器件物理基础 12 2.1半导体及其基本特性 12 2.3 PN结 18 2.4双极晶体管 22 2.5 MOS场效应晶体管 28 第三章 大规模集成电路基础 35 3.1 半导体集成电路概述 35 3.2 双极集成电路基础 36 3.3 MOS集成电路基础 37 第四章 集成电路制造工艺 44 4.1 双极集成电路工艺流程 44 4.2 MOS集成电路工艺流程 44 4.3 光刻与刻蚀技术 44 4.4氧化 52 4.5 扩散与离子注入 55 4.6 化学汽相淀积（Chemical Vapor Deposition-CVD） 56 4.7 接触与连接 60 4.8隔离技术 64 4.9 封装技术 68 4.10 集成电路工艺小结 69 第五章 集成电路设计 71 5.1 集成电路的设计特点与设计信息描述 71 5.2 集成电路的设计流程 74 第六章 集成电路设计的CAD系统 78 6.1 ICCAD系统概述 78 6.2系统描述与模拟：VHDL语言及模拟 78 第七章 几种重要的微电子器件 80 7.1 薄膜晶体管 80 7.2 光电子器件 80 7.3 CCD器件 81 第八章 微机电系统 82 8.1 微机电系统的基本概念 82 8.2 几种重要的MEMS器件 84 第九章 微电子技术发展的规律及趋势 86 9.1 微电子技术发展的一些基本规律 86 9.2 微电子技术发展的一些趋势和展望 87 前 言 一、参考教材： 1.《微电子学概论》. 张兴/黄如/刘晓彦. 北京大学出版社，2000年1月 2.《半导体器件物理与工艺》. 施敏. 苏州大学出版社，2002年12月 二、本课程的目的： 1. 什么是微电子学和微电子学是研究什么的； 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技术等基本概念，对微电子学的整体有一个比较全面的认识。 三、主要内容： 1. 微电子技术简介 2. 半导体物理和器件物理基础 3. 大规模集成电路基础 4. 集成电路制造工艺 5. 集成电路设计 6. 集成电路设计的CAD系统 7. 几类重要的特种微电子器件 8. 微机电系统 9. 微电子技术发展的规律和趋势 第一章 绪 论 1. 教学目的： 通过本章学习使学生了解微电子学和微电子学是研究什么的；对微电子学的发展历史、现状和未来有全面的认识。 2. 教学方法：课堂讲授 3. 教学手段：多媒体教学 4. 学时分配：2 5. 重点难点： 基本概念：微电子、集成电路、集成度；微电子的战略地位：对人类社会的巨大作用；集成电路的几种主要分类方法：按器件类型，按规模；一些英文缩写词：IC、VLSI、ULSI等。 6. 作业布置： 简单叙述微电子学对人类社会的作用；解释微电子学、集成电路的概念；列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。 7. 辅导安排： 8. 教学内容： 1.1 什么是微电子学 微电子学：Microelectronics，微电子学——微型电子学，核心——集成电路。 集成电路：Integrated Circuit，缩写IC 通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能 1.2 微电子科学技术的战略地位 微电子：信息社会发展的基石 自然界和人类社会的一切活动都在产生信息。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，是人类社会、经济活动的重要资源。 社会的各个部分通过网络系统连接成一个整体，由高速大容量光线和通讯卫星群以光速和宽频带地传送信息，从而使社会信息化、网络化和数字化。 实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和/或通讯机，它们的基础都是微电子 1946年第一台名为电子数值积分和计算器（Electronic Numerical Integrator and Calculator）的计算机ENIAC问世。1946年2月14日，美国Moore School，Univ. of Pennsylvania，18,000个电子管组成，大小：长24m，宽6m，高2.5m，速度：5000次/sec；重量：30吨；功率：140KW；平均无故障运行时间：7min。 这样的计算机能够进入办公室、车间、连队和家庭？当时有的科学家