《微电子学导论》课程教学大纲

《微电子学导论》教学大纲课程英文名IntroductiontoMicroelectronics课程代码03M0150学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质任选先修课程大学物理，数字电路，模拟电路，电路分析适用专业电子信息工程开课学院信息工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是电子信息工程类专业的一门专业基础课。本课程主要介绍微电子学发展史、半导体器件、制造工艺、集成电路和SOC电路的设计以及计算机辅助设计技术。该课程为学生进行微电子技术研究和集成电路的开发提供了理论基础（二）课程目标1.了解微电子科学技术的发展历程、集成电路的分类及微电子学的特点，掌握半导体物理与器件基础、集成电路基础以及集成电路制造工艺，了解我国微电子技术的发展现状。2.掌握集成电路的设计基础、集成电路CAD以及系统芯片设计等方面的基本学习与研究范畴，树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策。3.了解集成电路工艺与设计的新发展，增强自我学习意识与发展意识，培养正确看待问题的能力。二、课程目标达成的途径与方法主要以课堂教学为主，辅以影像资料播放和学生话题讨论，结合课外作业和期末考试。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求5.4毕业要求6.2毕业要求12.1课程目标1H(0.4)课程目标2H(0.4)课程目标3M(0.2)注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低），括号里的数字代表权重，权重由各自课程来定，注意H的权重>M>L，各项总权重之和为1。四、课程主要内容与基本要求1、绪论了解晶体管发明的过程以及晶体管发明对人类社会的作用；掌握集成电路的概念、集成电路发展的几个主要里程碑；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；了解微电子学的概念以及微电子学的特点。2、半导体物理和半导体器件物理基础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、散射等概念；掌握能带、能级、导带、价带、电子、空穴、多子、少子等概念，了解热平衡、过剩载流子；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；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；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；掌握MOS集成电路和CMOS集成电路的特点、MOS集成电路的结构、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、集成电路制造工艺掌握双极集成电路结构、工艺流程；掌握MOS集成电路结构、工艺流程；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；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；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；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；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；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；了解集成电路封装的基本工艺流程、几种常用的封装方法；掌握前工序、后工序、辅助工序的概念，了解前工序中的三大类工艺技术、超净实验室。5、集成电路设计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；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；掌握集成电路设计规则的作用，了解以l为单位的设计规则、以微米为单位的设计规则；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；掌握简单集成电路设计的基本方法。6、集成电路设计的CAD系统了解集成电路设计的CAD技术；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；掌握综合的作用和基本过程；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；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；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；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；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；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；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掌握薄膜晶体管的结构和主要用途、薄膜晶体管的特点；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；了解CCD器件的主要用途、器件结构和基本工作原理。8、微机电系统掌握微机电系统的概念、发展趋势、分类、用途等；了解微加速度计、微陀螺、微马达等微机电系统；了解硅微机械加工工艺，包括体硅工艺、表面牺牲层工艺、LIGA加工工艺等；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掌握摩尔定律、三种等比例缩小定律；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。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标1绪论2完成微电子学、集成电路的概述等方面的作业课程目标12半导体物理和半导体器件物理基础4完成载流子输运、PN结、MOS晶体管等方面的作业课程目标13大规模集成电路基础4完成集成电路器件结构方面的作业课程目标14集成电路制造工艺6完成集成电路工艺过程方面的作业课程目标15集成电路设计4完成集成电路设计方法与特点方面的作业课程目标26集成电路设计的CAD系统6完成逻辑模拟、器件模拟、工艺模拟和版图验证等方面的作业课程目标27几类重要的特种微电子器件2完成特种微电子器件概念和特点方面的作业课程目标38微机电系统2完成MEMS器件举例方面的作业课程目标39微电子技术发展的规律和趋势2完成Moore定律、等比例缩小定律等概念理解方面的作业课程目标3六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名，课堂讨论，平时作业打分30%期末考核闭卷卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制七、课程目标达成度评价方法课程目标权重成绩评定课程目标1过程考核0.3过程考核A10期末考试0.7期末考试B10目标达成度1=（0.3*A1+0.7*B1）/（0.3*A10+0.7*B10）课程目标2过程考核0.3过程考核A20期末考试0.7期末考试B20目标达成度2=（0.3*A2+0.7*B2）/（0.3*A20+0.7*B20）课程目标3过程考核0.3过程考核A30期末考试0.7期末考试B30目标达成度3=（0.3*A3+0.7*B3）/（0.3*