《微電子學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)大綱

《微電子學(xué)導(dǎo)論》教學(xué)大綱課程英文名IntroductiontoMicroelectronics課程代碼03M0150學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)任選先修課程大學(xué)物理，數(shù)字電路，模擬電路，電路分析適用專業(yè)電子信息工程開課學(xué)院信息工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位本課程是電子信息工程類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要介紹微電子學(xué)發(fā)展史、半導(dǎo)體器件、制造工藝、集成電路和SOC電路的設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。該課程為學(xué)生進(jìn)行微電子技術(shù)研究和集成電路的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)（二）課程目標(biāo)1.了解微電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程、集成電路的分類及微電子學(xué)的特點(diǎn)，掌握半導(dǎo)體物理與器件基礎(chǔ)、集成電路基礎(chǔ)以及集成電路制造工藝，了解我國微電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。2.掌握集成電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、集成電路CAD以及系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)等方面的基本學(xué)習(xí)與研究范疇，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。3.了解集成電路工藝與設(shè)計(jì)的新發(fā)展，增強(qiáng)自我學(xué)習(xí)意識與發(fā)展意識，培養(yǎng)正確看待問題的能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法主要以課堂教學(xué)為主，輔以影像資料播放和學(xué)生話題討論，結(jié)合課外作業(yè)和期末考試。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求5.4畢業(yè)要求6.2畢業(yè)要求12.1課程目標(biāo)1H(0.4)課程目標(biāo)2H(0.4)課程目標(biāo)3M(0.2)注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低），括號里的數(shù)字代表權(quán)重，權(quán)重由各自課程來定，注意H的權(quán)重>M>L，各項(xiàng)總權(quán)重之和為1。四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、緒論了解晶體管發(fā)明的過程以及晶體管發(fā)明對人類社會(huì)的作用；掌握集成電路的概念、集成電路發(fā)展的幾個(gè)主要里程碑；掌握集成電路的分類方法、MOS集成電路的概念、雙極集成電路的概念；了解微電子學(xué)的概念以及微電子學(xué)的特點(diǎn)。2、半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)熟練掌握半導(dǎo)體的概念，雜質(zhì)對半導(dǎo)體特性的影響，掌握電導(dǎo)率、電阻率、遷移率、散射等概念；掌握能帶、能級、導(dǎo)帶、價(jià)帶、電子、空穴、多子、少子等概念，了解熱平衡、過剩載流子；熟練掌握PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，掌握PN結(jié)的基本工作原理、正向特性、反向特性，了解PN結(jié)中的能帶圖、PN結(jié)的擊穿、PN結(jié)的電容；熟練掌握雙極晶體管的結(jié)構(gòu)，掌握雙極晶體管的工作原理、特性曲線，了解雙極晶體管的電流傳輸機(jī)制、晶體管的放大原理、放大系數(shù)、反向電流和擊穿電壓、頻率特性；熟練掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、MOS晶體管的基本工作原理、閾值電壓，掌握MOS晶體管的種類、特性曲線，了解MOS晶體管的電容。3、大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)掌握雙極集成電路的特點(diǎn)、雙極集成電路的基本結(jié)構(gòu)（截面圖、俯視圖），了解雙極集成電路的主要形式及其優(yōu)缺點(diǎn)；掌握MOS集成電路和CMOS集成電路的特點(diǎn)、MOS集成電路的結(jié)構(gòu)、MOS晶體管的開關(guān)特性；了解MOS傳輸門、存儲器、CMOS電路的自鎖效應(yīng)。4、集成電路制造工藝掌握雙極集成電路結(jié)構(gòu)、工藝流程；掌握MOS集成電路結(jié)構(gòu)、工藝流程；掌握光刻工藝的基本原理、濕法腐蝕、干法刻蝕；了解幾種常見的光刻技術(shù)、超細(xì)線條光刻技術(shù)、干法刻蝕的特點(diǎn)；掌握氧化硅的性質(zhì)及作用、熱氧化，了解熱氧化的機(jī)理、常見的熱氧化方法；掌握擴(kuò)散與離子注入概念、特點(diǎn)和作用，了解擴(kuò)散工藝、離子注入的基本原理、退火的作用；掌握化學(xué)氣相淀積的作用、采用這種方法可以淀積哪些材料，了解化學(xué)氣相淀積Si、多晶硅、氧化硅、氮化硅的方法；掌握接觸和互連在集成電路中的作用、物理氣相淀積的方法，了解SALICIDE結(jié)構(gòu)、多層布線技術(shù)；掌握隔離的作用、常用的隔離方法，了解LOCOS隔離、槽隔離、二極管隔離等的工藝流程；了解集成電路封裝的基本工藝流程、幾種常用的封裝方法；掌握前工序、后工序、輔助工序的概念，了解前工序中的三大類工藝技術(shù)、超凈實(shí)驗(yàn)室。5、集成電路設(shè)計(jì)掌握集成電路設(shè)計(jì)信息描述的幾種主要方法，版圖結(jié)構(gòu)，了解集成電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)；掌握集成電路設(shè)計(jì)的三個(gè)主要階段，了解集成電路分層分級設(shè)計(jì)的流程；掌握集成電路設(shè)計(jì)規(guī)則的作用，了解以l為單位的設(shè)計(jì)規(guī)則、以微米為單位的設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握全定制、門陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元、積木塊、可編程邏輯等設(shè)計(jì)方法的概念、各種設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)，了解兼容設(shè)計(jì)技術(shù)、可測性設(shè)計(jì)技術(shù)；掌握簡單集成電路設(shè)計(jì)的基本方法。6、集成電路設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)了解集成電路設(shè)計(jì)的CAD技術(shù)；掌握VHDL語言的基本概念及主要作用，了解VHDL語言建模機(jī)制的特點(diǎn)、VHDL的模擬算法、VHDL語言模擬環(huán)境的特點(diǎn)；掌握綜合的作用和基本過程；掌握邏輯模擬的基本概念和主要作用，了解邏輯模擬模型的建立、邏輯描述方法、邏輯模擬算法、開關(guān)級邏輯模擬；掌握電路模擬的基本概念、電路模擬的基本功能，了解電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu)、電路描述方法；掌握時(shí)序分析和混合模擬的主要作用，了解時(shí)序分析的基本原理、混合模擬；掌握版圖設(shè)計(jì)的基本概念、版圖設(shè)計(jì)的主要方法，了解版圖的自動(dòng)設(shè)計(jì)方法、版圖的半自動(dòng)設(shè)計(jì)方法、版圖的人工設(shè)計(jì)方法、版圖檢查與驗(yàn)證方法、制版技術(shù)、版圖數(shù)據(jù)交換的格式；掌握器件模擬的基本概念，了解器件模擬的基本原理、器件模擬的基本功能及所用模型、器件模擬的輸入文件舉例；掌握工藝模擬的基本概念、工藝模擬的基本內(nèi)容，了解工藝模擬的輸入文件；了解故障模型、計(jì)算機(jī)輔助測試技術(shù)。7、幾類重要的特種微電子器件掌握薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)和主要用途、薄膜晶體管的特點(diǎn)；掌握躍遷輻射和光吸收的基本原理、光電子器件的種類及其作用，了解發(fā)光器件、光電探測器、太陽能電池的基本工作原理和結(jié)構(gòu)；了解CCD器件的主要用途、器件結(jié)構(gòu)和基本工作原理。8、微機(jī)電系統(tǒng)掌握微機(jī)電系統(tǒng)的概念、發(fā)展趨勢、分類、用途等；了解微加速度計(jì)、微陀螺、微馬達(dá)等微機(jī)電系統(tǒng)；了解硅微機(jī)械加工工藝，包括體硅工藝、表面犧牲層工藝、LIGA加工工藝等；了解MEMS技術(shù)的發(fā)展趨勢和發(fā)展前景。9、微電子技術(shù)發(fā)展的規(guī)律和趨勢掌握摩爾定律、三種等比例縮小定律；了解微電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢、物理極限、系統(tǒng)芯片的概念、近幾年有重大發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)，如SOI技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、高K介質(zhì)材料、Cu互連等。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)1緒論2完成微電子學(xué)、集成電路的概述等方面的作業(yè)課程目標(biāo)12半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)4完成載流子輸運(yùn)、PN結(jié)、MOS晶體管等方面的作業(yè)課程目標(biāo)13大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)4完成集成電路器件結(jié)構(gòu)方面的作業(yè)課程目標(biāo)14集成電路制造工藝6完成集成電路工藝過程方面的作業(yè)課程目標(biāo)15集成電路設(shè)計(jì)4完成集成電路設(shè)計(jì)方法與特點(diǎn)方面的作業(yè)課程目標(biāo)26集成電路設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)6完成邏輯模擬、器件模擬、工藝模擬和版圖驗(yàn)證等方面的作業(yè)課程目標(biāo)27幾類重要的特種微電子器件2完成特種微電子器件概念和特點(diǎn)方面的作業(yè)課程目標(biāo)38微機(jī)電系統(tǒng)2完成MEMS器件舉例方面的作業(yè)課程目標(biāo)39微電子技術(shù)發(fā)展的規(guī)律和趨勢2完成Moore定律、等比例縮小定律等概念理解方面的作業(yè)課程目標(biāo)3六、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)等點(diǎn)名，課堂討論，平時(shí)作業(yè)打分30%期末考核閉卷卷面成績70%考核類別考試成績登記方式百分制七、課程目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)方法課程目標(biāo)權(quán)重成績評定課程目標(biāo)1過程考核0.3過程考核A10期末考試0.7期末考試B10目標(biāo)達(dá)成度1=（0.3*A1+0.7*B1）/（0.3*A10+0.7*B10）課程目標(biāo)2過程考核0.3過程考核A20期末考試0.7期末考試B20目標(biāo)達(dá)成度2=（0.3*A2+0.7*B2）/（0.3*A20+0.7*B20）課程目標(biāo)3過程考核0.3過程考核A30期末考試0.7期末考試B30目標(biāo)達(dá)成度3=（0.3*A3+0.7*B3）/（0.3*