半导体集成电路课程教案西安理工大学教案(首页)学院(部):自动化学院系(所):电子工程系1课程代码 04110680 总学时:64 学时课程名称半导体集成电路学分 4 讲课:64 学时上机: 0 学时必修课( ? ) 校级任选课( ) 课程类别实验:0 学时院级任选课( ) 学位课( ? )授课专业电子科学与技术授课班级电子、微电任课教师高勇余宁梅杨媛乔世杰职称教授/副教授通过本课程的教学～要求学生全面掌握各种集成电路包括双极集成电路、MOS集成电路和Bi-CMOS电路的制造工艺～集成电路中元器件的结构、特性及各种寄生效应,学会分析双极IC、数字CMOS集成电路中的倒相器的电路特性～掌握一定的手算分析能力～熟悉版图,掌握静态逻辑、传输门教学目的逻辑及动态逻辑电路的工作原理及特点,了解触发器电路及存储器电路,和要求掌握模拟电路的基本子电路(如电流源～基准源等)的工作原理和特性～掌握基本运算放大器的性能分析和设计方法,掌握AD/DA电路的类型及工作原理～基本了解AD/DA变换器的设计方法。
为后继专业课的学习、将来在集成电路领域从事科研和技术工作奠定良好的理论基础。
教学的重点是帮助学生在电子技术的基础上建立半导体集成电路的概念。
重点讲述集成电路的寄生效应、典型的TTL单元电路以及MOS集成电路的基本逻辑单元和逻辑功能部件，尤其是CMOS集成电路(由于现在的教学重集成电路主流工艺为CMOS集成电路)。
难点在于掌握集成电路中的各种点、难点寄生效应，另外，集成电路的发展很快，很多最新发展状态在书本上找不到现成的东西，比如随着集成电路特征尺寸的减小带来的一些其他二级效应，以及各种不同的新型电路结构各自的特点和原理分析计算。
(1)朱正涌，半导体集成电路，清华大学出版社社(2)张延庆，半导体集成电路，上海科学技术出版社(3)Jan M.Rabaey, Anantha Chandrakasan, etc. Digital IntegratedCircuits数字集成电路设计透视(影印版.第二版)，清华大学出版社(译本:周润德译电子工业出版社)(4)蒋安平等译，数字集成电路分析与设计,深亚微米工艺，电子工业出版社教材和参(5)王志功等译，CMOS数字集成电路-分析与设计(第三版)，电子工业出考书版社(原书名:CMOS Digital Integrated Circuits:Analysis and Design, Third Edition，作者:Sung-Mo Kang, Yusuf Leblebici[美]，McGraw-Hill出版社)(6)陈贵灿等译, 模拟CMOS集成电路设计, 西安交通大学出版社(原书2 名:Design of Analog CMOS Integrated Circuits，作者:毕查德.拉扎维[美]，McGraw-Hill出版社)西安理工大学教案(章节备课)学时:2学时章节第0章绪论通过本章内容学习～帮助学生建立半导体集成电路的概念～使学生了解并教学目的掌握集成电路的发展历史、现状和未来。
明确本课程教学内容及教学目标～和要求提出课程要求。
要求学生通过本章学习～能够明确学习目标。
重点:集成电路的概念～集成电路的发展规律～集成电路涵盖的知识点重点及集成电路的分类。
难点难点: 集成电路的宏观发展与微观发展的关联。
教学内容:1 集成电路1.1 集成电路定义1.2集成电路分类教学进程2 半导体集成电路 (含章节2.1 半导体集成电路分类教学内2.2 半导体集成电路的作用容、学时2.3 半导体集成电路的术语分配、教学方法、 2.3 半导体集成电路的发展史辅助手2.4 集成电路在我国的现状段) 课程内容介绍及参考书以上内容计划讲授2学时。
拟采用多媒体教学～以自制PPT为主。
思考题:我国未来集成电路产业发展模式思考本章思考题内容提纲:? 集成电路产业发展趋势?我国集成电路的发展状况?我国集成电路发展面临的机遇与展望Jan M.Rabaey, Anantha Chandrakasan, etc.数字集成电路设计透视，Jan M.Rabaey, Anantha Chandrakasan, etc.数字集成电路设计透视，主要清华大学出版社(译本:周润德译电子工业出版社) 清华大学出版社(译本:周润德译电子工业出版社) 参考资料施敏院士报告施敏院士报告备注3西安理工大学教案(课时备课)第 1 次课 2 学时课目、课题绪论通过本次课，帮助学生建立半导体集成电路的概念，使学生了解并掌教学目的握集成电路的发展历史、现状和未来。
明确本课程教学内容及教学目标，和要求提出课程要求。
要求学生通过本章学习，能够明确学习目标。
重点:集成电路的概念～集成电路的发展规律～集成电路涵盖的知识重点点及集成电路的分类。
难点难点: 集成电路的宏观发展与微观发展的关联。
1( 介绍何谓集成电路，集成电路是如何分类的(即可分为膜集成电路.半导体集成电路和混合集成电路);介绍何谓半导体集成电路，半导体集成电路的分类(即按照电路中晶体管的导电载流子状况分类，可分为双极型集成电路和单极型集成电路两种;按照电路工作性质分类，可分为数字集成电路和模拟集成电路两种)，半导体集成电路教学进程中的重要术语-集成度，以及半导体集成电路的优点(即体积小重量(含课堂教轻;技术指标先进可靠性高以及便于大批量生产和成本低等); (1学内容、教小时) 学方法、辅2(集成电路的发展历史、现状及未来助手段、师, 发展过程生互动、时, 现状间分配、板, 趋势书设计), 摩尔定律3(集成电路在我国的发展现状4(本课程要进行的学习内容5(教材及主要参考资料6(课程学习及考核要求 ,2，6共1小时,1(什么叫半导体集成电路,按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英文缩写, 作业布置 2(按照器件类型分，半导体集成电路分为哪几类,3(按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪几类,Jan M.Rabaey, Anantha Chandrakasan, etc.数字集成电路设计透视，Jan M.Rabaey, Anantha Chandrakasan, etc.数字集成电路设计透视，主要清华大学出版社(译本:周润德译电子工业出版社) 清华大学出版社(译本:周润德译电子工业出版社) 参考资料施敏院士报告施敏院士报告课后自我总结分析4西安理工大学教案(章节备课)学时:4学时章节第1章集成电路的基本制造工艺通过本章内容学习～帮助学生熟练掌握半导体集成电路包括双极集成电教学目的路、MOS集成电路及Bi-CMOS集成电路制造工艺及工艺流程。
要求学生能够和要求了解各道工序的意义及作用～能够根据平面版图画出器件断面图。
重点: 双极集成电路、MOS集成电路及Bi-CMOS集成电路制造工艺及工重点艺流程。
有源元件及无源元件的结构及实现。
难点难点:版图与断面图的对应关系～光刻与器件结构的关系。
教学内容:1(双极集成电路的工艺流程,2学时,, PN结隔离双极集成电路的基本制作工艺, 相关工艺参数的确定准则教学进程2(MOS集成电路的工艺流程及Bi-CMOS工艺,2学时, (含章节, MOS集成电路根据实现方法可分为:P阱工艺、N阱工艺及双阱工艺。
教学内, 以P阱工艺为例具体讲述工艺流程。
容、学时, 版图与断面图的对应关系。
分配、教, Bi,CMOS工艺又分为以双极工艺为基础及以MOS工艺为基础的两类。
学方法、以MOS工艺为基础的工艺为例讲述Bi,CMOS工艺。
辅助手以上内容计划讲授4学时,分章节学时见上,。
拟采用多媒体教学～以自段) 制PPT为主。
作业:1( 对应相应版图画出A-A’,B-B’ C-C’的断面图,版图见PPT教案,。
2( 课本P14, 1.1本章思考题 3( 画出NPN管的版图～并标注各区域的掺杂类型。
4.请画出反相器的版图～并标注各层掺杂类型和输入输出端子。
5. 课本p14 1.2朱正涌～半导体集成电路～清华大学出版社朱正涌～半导体集成电路～清华大学出版社主要参考资料数字集成电路――电路～系统与设计周润德等译电子工业出版社备注5西安理工大学教案(课时备课)第 2 次课 2 学时课目、课题双极集成电路的基本制造工艺通过本次课，帮助学生掌握双极集成电路的典型制造工艺，要求学生教学目的和要求熟悉双极集成电路的工艺流程及双极晶体管的版图课程重点:1.集成电路中双极元件的隔离，重点讲述PN结隔离2(双极集成晶体管的结构，重点讲述几个区及隐埋层的作用重点难点 3(基本制作工艺中的几次光刻课程难点:PN结隔离的机理，隐埋层的作用，外延层的设计参数考虑1. 双极集成电路中的元件结构(1)双极分立元件:二极管、三极管结构及简单制作过程(2)集成电路中双极元件的隔离——PN结隔离和介质隔离(3)集成晶体管的结构(给出断面图):讲解隐埋层的作用教学进程2. 双极集成电路的基本制造工艺(含课堂教(1) 衬底选择学内容、教(2) 第一次光刻:N，隐埋层光刻学方法、辅(3) 外延层:外延层的设计(电阻率和厚度) 助手段、师(4) 第二次光刻:P+隔离扩散孔光刻生互动、时(5) 第三次光刻:P型基区扩散孔光刻间分配、板(6) 第四次光刻:N，发射区扩散孔光刻书设计)(7) 第五次光刻:引线孔光刻(8) 铝淀积(9) 第六次光刻:反刻铝1.对应相应版图画出A-A’,B-B’ C-C’的断面图,版图见PPT教案,。
作业布置2.课本P14, 1.13.画出NPN管的版图～并标注各区域的掺杂类型。
主要朱正涌，半导体集成电路，清华大学出版社朱正涌，半导体集成电路，清华大学出版社参考资料课后自我总结分析6西安理工大学教案(课时备课)第 3 次课 2 学时课目、课题 MOS集成电路的基本制造工艺通过本次课，帮助学生掌握MOS集成电路的典型制造工艺(包括N教学目的阱和P阱)，要求学生熟悉MOS集成电路的工艺流程及CMOS反相器和要求的版图课程重点:1.P阱CMOS集成电路工艺2.N阱CMOS集成电路工艺重点难点课程难点:要在典型工艺的基础上兼顾最新的工艺如铜布线、深亚微米的MOS结构，让学生了解前沿技术1. P阱CMOS集成电路工艺(稍微详细介绍35分钟) 教学进程2. N阱CMOS集成电路工艺(有了P阱的基础，这里进度放快，基本(含课堂教工艺部分15分钟)，引出多层布线及铜布线、场区注入、深亚微米的学内容、教MOS晶体管结构(20分钟) 学方法、辅助手段、师3. 双阱CMOS工艺(10分钟)生互动、时4. BiCMOS集成电路工艺(20分钟)间分配、板书设计)1.请画出反相器的版图～并标注各层掺杂类型和输入输出端子。
2. p14 1.2 作业布置主要朱正涌，半导体集成电路，清华大学出版社朱正涌，半导体集成电路，清华大学出版社参考资料课后自我总结分析7西安理工大学教案(章节备课)学时:4学时章节第2章集成电路中的元件及其寄生效应通过本章内容～帮助学生掌握集成电路中的双极晶体管、MOS的结构～本征双极晶体管的EM模型、双极晶体管和MOS的有源和无源寄生效应～集成电路中无源元件,包括电阻和电容,的基本结构和版图。