2024集成电路设计基础教学大纲.docx

集成电路设计基础课程教学大纲课程名称：集成电路设计基础英文名称：FundamentalsofIntegrateCircuitDesign课程编码：106219学时/学分：44/2.5课程性质：选修适用专业：电子科学与技术本科学生先修课程：模拟电路、数字电路、电路分析一、课程的目的与任务本课程为高等学校电子科学与技术专业本科生必修的一门工程技术专业课。半导体科学是一门近几十年迅猛发展起来的重要新兴学科，是计算机、雷达、通讯、电子技术、自动化技术等信息科学的基础，而半导体工艺主要探讨集成电路的制造、加工技术以及制造中涉及的原材料的制备，是现今超大规模集成电路得以实现的技术基础，与现代信息科学有着亲密的联系。本课程的目的和任务：通过半导体工艺的学习，使学生驾驭半导体集成电路制造技术的基本理论、基本学问、基本方法和技能，对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念，了解集成电路制造相关领域的新技术、新设备、新工艺,使学生具有肯定工艺分析和设计以及解决工艺问题和提高产品质量的实力。并为后续相关课程奠定必要的理论基础，为学生今后从事半导体集成电路的生产、制造和设计打下坚实基础。二、教学内容及基本要求第一章集成电路设计概述教学目的和要求：了解微电子器件工艺发展简史。重点和难点重点：微电子器件工艺流程。难点：微电子器件各个单项工艺之间的联系。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：2个学时1. 1集成电路（IC）的发展1.2 当前国际集成电路技术发展趋势1.3 无生产线集成电路设计技术1.4 代工工艺1.5 芯片工程与多项目晶圆支配1.6 节集成电路设计须要的学问范围1.7 集成电路设计相关的参考书、期刊和学术会议复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：集成电路制造技术概况、CMOS电路设计与测试、集成电路设计、VLSI设计及制造前景展望。协助教学活动：教学目的和要求了解CZOChraISki晶体生长法、区熔晶体生长法、晶片的制备、晶体定向。重点和难点重点：晶体定向。难点：衬底材料的制备技术。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：4个学时1.8 概述1.9 硅（Si）1.10 化钱（GaAS）1.11 化锢（InP）1.12 缘材料2. 6金属材料2.7多晶硅2.8材料系统复习与作业要求：查阅网络信息。考核学问点：晶体管制造程序、晶体管结构、寄生效应、布线、趋肤效应、设计规则、布局设计与工具。协助教学活动：预习和复习第三章扩散教学目的和要求：（1）驾驭杂质扩散机构，扩散系数，扩散流密度（菲克第肯定律），扩散方程（菲克其次定律），恒定表面源扩散，有限表面源扩散，两步扩散，扩散系数与杂质浓度的关系，氧化性气体对扩散的影响。（2） 了解扩散的相互作用，横向扩散，金扩散。重点和难点：重点：扩散工艺。难点：扩散系数与扩散方程。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：6个学时3. 1扩散机构3. 2晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程3. 3杂质的扩散掺杂3. 4热扩散工艺中影响杂质分布的其他因素4. 5扩散工艺条件与方法5. 6扩散工艺质量与检测6. 7扩散工艺的发展复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：杂质扩散机构、扩散系数与扩散方程、扩散杂质的分布、影响扩散杂质分布的其它因素、扩散工艺。第四章离子注入教学目的和要求：(1)驾驭核阻挡机构，电子阻挡机构，非晶靶，单晶靶，双层靶，沟道效应。(2)了解注入损伤与退火。重点和难点：重点：注入离子的浓度分布。难点：核阻挡机构，电子阻挡机构。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：4个学时4.1 概述4. 2离子注入原理4. 3注入离子在靶中的分布4. 4注入损伤4. 5退火4. 6离子注入设备与工艺4. 7离子注入的其他应用7. 8离子注入与热扩散比较及掺杂新技术复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：核阻挡和电子阻挡机构、注入离子的浓度分布、注入损伤与热退火。协助教学活动：预习和复习第五章外延教学目的和要求：1)驾驭Si气相外延的基本原理，外延掺杂，外延层中的杂质分布，低压外延，选择外延与SOS外延，分子束外延。(2) 了解堆剁层错，原位气相腐蚀抛光，埋层图形漂移，自掺杂。重点和难点：重点：SoS外延，分子束外延。难点：外延层中的杂质分布。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：6个学时8. 1概述8.2 气相外延8.3 分子束外延8.4 其他外延方法8.5 外延缺陷与外延层检测复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：硅气相外延的基本原理、外延掺杂及外延层中的杂质分布、低压外延、选择外延与SOS外延、分子束外延、层错、图形漂移。第六章氧化教学目的和要求：（I）驾驭SiOz结构与性质，SiOz掩蔽作用，热氧化生长动力学原理，扩散限制及表面反应限制，热氧化过程中的杂质再分布。（2） 了解硅的局部氧化，氧化层错。重点和难点：重点：Si2的掩蔽作用。难点：热氧化生长动力学原理。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：6个学时9. 1二氧化硅薄膜概述6.2硅的热氧化6.3初始氧化阶段及薄氧化层制备6.4热氧化过程中杂质的再分布6. 5氧化层的质量及检测6. 6其他氧化方法复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：SiO?的结构与性质、SiOz的掩蔽作用、热氧化生长动力学原理、影响氧化速率的因素、热氧化过程中的杂质再分布、Si（-Si2界面性质。协助教学活动：预习和复习第七章其它薄膜制备方法教学目的和要求：1）了解物理气相淀积（2）驾驭化学气相淀积，包括CVD多晶Si、SiO2和氮化硅的淀积。重点和难点重点：薄膜的化学气相淀积。难点：化学气相淀积的方法与条件。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：4个学时7. 1CVD概述7. 2CVD工艺原理7. 3CVD工艺方法7. 4二氧化硅薄膜的淀积7. 5氮化硅薄膜淀积7.6多晶硅薄膜的淀积7.7CvD金属及金属化合物薄膜复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：物理气相淀积、化学气相淀积、CVD多晶硅的淀积、CVDSiO2的淀积、CVD氮化硅的淀积、金属的化学气相淀积第八章IC版图设计教学目的和要求：驾驭光刻工艺流程，光致抗蚀剂的基本性质，辨别率，掩模板的制造，掩模图形的形成（光学曝光、X射线曝光、电子束直写式曝光），刻蚀技术（湿法腐蚀、干法刻蚀技术）。重点和难点：重点：光刻工艺流程。难点：曝光与刻蚀技术。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：4个学时8. 1光刻掩膜版的制造8. 2光刻胶8. 3光学辨别率增加技术8. 4紫外光曝光技术8. 5其他曝光技术9. 6光刻设备复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：光刻工艺流程、光致抗蚀剂的基本性质、掩模板的制造、X射线曝光、电子束直写式曝光、湿法腐蚀、干法刻蚀技术。协助教学活动：预习和复习第九章集成电路工艺设计教学目的和要求：驾驭CMoS集成电路的工艺集成，双极集成电路的工艺集成。重点和难点：重点:CMOS集成电路的工艺集成。难点：CMOS集成电路与双极集成电路的工艺的区分。教学方法和手段：课堂教授与探讨课时支配：4个学时10. 1芯片封装技术11. 2集成电路测试技术复习与作业要求：查阅网络信息，了解最新工艺技术。考核学问点：CMoS集成电路的工艺集成、双极集成电路的工艺集成。协助教学活动：预习和复习三、课程教学的特色说明以集成电路为表征的微电子技术是信息时代的关键技术之一。它是技术进步和经济发展的重要因素，作为计算机技术、自动限制、通信技术的基础技术的集成电路不只是微电子类工程师所驾驭，而应为越来越多的电子系统设计工程师所了解和驾驭。本课程系统介绍集成电路设计中的基础问题、MOS晶体管、特性与分析、CMOS集成电路设计与制造、寄生效应与延时，工艺和版图设计规则，集成电路各种电路类型、分析和设计方法以及电路、版图设计优化等基本问题。通过本课程学习,将为非微电子专业的工程探讨生从事集成电路开发设计和VLSI的应用开发打下较为全面的必要的专业基础。四、考试大纲1 .考试的目的与作用考试的目的是为了让学生更好的驾驭该课程的基本学问和应用技术，促进学生主动学习，其作用可以考核学生是否达到基本要求和应有的水平。2 .考核内容与考核目标Ie制造材料，IC制造工艺，无源元件，IC有源元件与工艺流程，MOS场效应管特性，SPICE的集成电路模拟，IC版图设计，集成电路的测试和封装，MOS基本电路，CMOS静态传输逻辑电路，CMOS静态复原逻辑电路，CMOS动态复原逻辑电路，时序电路，模拟集成电路与模数混合集成电路3 .主要参考书集成电路设计基础，清华高校出版社，2024年VLSI设计概论，清华高校出版社，2024年4 .课程考试内容与教材的关系课程考试内容与教材紧密相连，基本上可以概括教材的基本学问、基本要求和基本技能。5 .分章节的考核学问点第一章、集成电路制造技术概况；其次章、晶体管制造程序、晶体管结构、寄生效应、趋肤效应；第三章、扩散系数与扩散方程、扩散杂质的分布、影响扩散杂质分布的其它因素、扩散工艺第四章、注入离子的浓度分布第五章、选择外延与SOS外延、分子束外延第六章、SiO?的掩蔽作用、热氧化生长动力学原理、影响氧化速率的因素第七章、CVD多晶硅的淀积、CVDSiO?的淀积、CVD氮化硅的淀积第八章、光刻工艺流程、光致抗蚀剂的基本性质、掩模板的制造、电子束直写式曝光、湿法腐蚀第九章CMOS集成电路的工艺集成6 .题目类型与考核方式填空题、选择题、计算题。考核方法为闭卷考试。7 .成果评定方法考试比例80%,平常成果20%。五、学时安排其次章晶体生长和晶片制备44第三章扩散66第四章离子注入44第五章外延技术628第六章氧化66第七章其它薄膜制备方法44第八章IC版图设计44第九章集成电路工艺设计426总计40444六、课程主要参考书集成电路设计基础，清华高校出版社，2024年VLSI设计概论，清华高校出版社，2024年集成电路制造技术，李惠军，山东省出版总社。半导体制造技术，MichaelQuirk,电子工业出版社制定（修订）人：武林俊审核人：批准人:制定（修订）时间：审核时间：批准时间：