【正文】 小寄生pnp管的影響2 npn管工作于飽和區(qū) npn管及寄生pnp管的工作狀態(tài) 工作狀態(tài)分析 集成電路中npn管的飽和分析 課程重點：當npn管集電結正向偏置時，寄生pnp管正向有源放大，則寄生pnp管將影響npn管的電性能，進而影響集成電路的電性能。熟悉直流模型VI特性的電流和電壓分析，熟知電流電壓公式；熟知各種結構的EM方程。 基本要求：了解單結和雙結結構的EM模型，進而了解四層三結結構的EM模型，清楚注入型EM模型與其它類模型定義和本質(zhì)上的區(qū)別。5 結電流在EM模型中流過結的電流，其大小與結電壓有關，有方向性。3 注入型EM模型電路的端電流是以結的注入電流表述的。 基本概念： 1 αR晶體管反向運用時共基極短路電流增益。 課程難點：集成電路中晶體管的四層三結結構的直流EM模型和瞬態(tài) EM模型的建立，該二模型的電流和電壓分析，在該二模型中，有源寄生是如何影響集成電路直流特性和瞬態(tài)特性的分析。在該模型中清晰的看到，由于寄生pn結的引入產(chǎn)生了寄生晶體管，而該寄生晶體管可影響集成電路的電性能，包括影響直流特性和瞬態(tài)特性。進而又擴展到集成電路中的實際晶體管的四層三結結構的EM模型，電路分析可知，一是多了一個pn結，二是認為npn管基區(qū)足夠薄同時寄生pnp管基區(qū)（n型外延層）也足夠薄，這樣各結均要考慮相鄰結的互作用，據(jù)此建立了四層三結結構晶體管的EM模型。 多結晶體管的埃伯斯莫爾模型 2學時 內(nèi)容：1 理想二極管的模型 pn結二極管的VI特性 pn結二極管的VI特性分析 典型硅pn結二極管的VI特性 理想pn結模型 2 雙結晶體管的EM模型 雙結晶體管的結構及電流定義 注入型EM模型 其它模型 3 四層三結結構npn管的EM模型 集成電路中npn管的四層三結結構及分析 四層三結結構中的電流分析 四層三結結構的EM模型 4 摻金電路中晶體管的瞬態(tài)模型 四層三結結構的瞬態(tài)模型 摻金電路的瞬態(tài)摸型 課程重點：本節(jié)開始介紹了簡單的硅二極管的伏安特性，從硅二極管的電流電壓關系公式，分析了它的正向特性和反向特性，由正向特性分析中可知，此時電流的大小除了與結上的正向電壓有關外還與結兩側攙雜濃度有關，從公式分析中表明，應與攙雜濃度小的一側雜質(zhì)濃度有關，從硅二極管的伏安特性曲線進而討論了它的理想情況，引出了理想pn結模型。了解集成電阻和集成npn管在集成電路中的電性等效結構和工藝剖面結構，進而了解由它們構成集成倒相器時，各自的寄生是如何影響倒相器的電性能的，知道如何去除集成倒相器制造中產(chǎn)生的有源寄生。在三種隔離結構中，集成元器件的制造所引入的寄生效應種類不同，且強弱不同的分析，知道三種隔離結構寄生特點的區(qū)別。 基本要求：了解集成電路制造中的特有工藝結構隔離島和隔離墻的形成，知道隔離結構的存在會使集成元器件制造時帶來寄生效應，而寄生效應分為產(chǎn)生有源寄生器件和產(chǎn)生無源寄生元件兩種情況。 5 有源寄生存在寄生晶體管的現(xiàn)象，可為寄生pnp管（襯底參與構成的pnp管），也可為寄生npn管（多發(fā)射極輸入晶體管各發(fā)射區(qū)與基區(qū)構成的npn管）。 3 典型集成電阻的三層二結結構指p型擴散電阻區(qū)n型外延層p型襯底三層，以及三層之間的兩個pn結這樣的工藝結構。 基本概念： 1 埋層的上反擴散在工藝制造過程中的各高溫條件下，在濃度梯度的作用下，高濃度的n型埋層向低濃度的n型外延層的擴散。由集成電阻和集成晶體管在集成電路中可能工作狀態(tài)的分析，集成晶體管結構將帶來有源寄生，從而影響集成電路的直流工作性能。埋層的作用有兩個，其一，埋層的下反擴散導致pnp管基區(qū)寬度增加，非平衡少數(shù)載流子基區(qū)渡越時間增長，非平衡少數(shù)載流子在基區(qū)的復合率增大，從而使pnp管電流放大系數(shù)降低；其二，埋層的上反擴散導致pnp管基區(qū)摻雜濃度增大，基區(qū)方塊電阻減小，由晶體管原理可知，這將導致發(fā)射效率下降從而使pnp管電流放大系數(shù)降低，綜上所述，則有源寄生轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源寄生，僅體現(xiàn)為勢壘電容的性質(zhì)。本節(jié)重點是npn管制造帶來的寄生效應，其有源寄生寄生晶體管對集成電路性能帶來的不良影響。 集成電路中元器件的結構和寄生效應 1學時 內(nèi)容：1 集成電路中npn管結構帶來的寄生效應 典型pn結隔離結構中npn管帶來的寄生效應 pn介質(zhì)混合隔離結構中npn管帶來的寄生效應 介質(zhì)隔離結構中npn管帶來的寄生效應 2 集成電路中電阻結構帶來的寄生效應 典型pn結隔離結構中電阻的結構特點 引入的寄生器件 電路中電阻的使用特點 集成電路中電阻結構引入的寄生電容3 集成電路中典型倒相器引入的寄生效應 集成倒相器的構成及其寄生 去除有源寄生的措施 課程重點：本節(jié)主要介紹了常規(guī)集成電路制造中典型元件基區(qū)擴散電阻制造帶來的寄生效應，它在集成電路中的典型工藝剖面結構為三層二 結結構；典型器件npn管制造帶來的寄生效應，它在集成電路中的典型工藝剖面結構為四層三結結構；典型倒相器制造帶來的寄生效應，它應含有電阻制造帶來的寄生和npn管制造帶來的寄生。著重掌握典型pn結隔離的工藝流程和各工序的作用，了解典型pn結隔離集成電路的pn結隔離是如何工藝實現(xiàn)的，如何在使用時給予電性保證的；清楚的知道埋層是如何制造的，埋層有何特點，埋層在半導體集成電路結構中有何作用以及埋層制造質(zhì)量對集成電路電性的能影響。 基本要求：了解三種隔離方法各自的工藝流程，流程中重點工序的工藝方法和工藝特點。 2 介質(zhì)隔離使用絕緣介質(zhì)取代反向pn結，實現(xiàn)集成電路中各元器件間電性隔離方法。 課程難點：三種隔離方法是如何達到使半導體集成電路中各元器件在電性能上達到絕緣隔離的；三種工藝中制造的埋層在集成電路中作用的原理；pn結隔離是如何工藝實現(xiàn)的，如何在使用時給予電性保證的。對三種工藝所制造的埋層結構做了介紹，并介紹了埋層所起到的兩個作用，即解決了正面連線造成的集電極串聯(lián)電阻增大的問題，又解決了器件功率特性和頻率特性對材料要求的矛盾。 集成電路的特殊工藝及結構 1學時內(nèi)容: 1 典型pn結隔離工藝 pn結隔離工藝的工藝流程 典型pn結隔離的實現(xiàn)及埋層作用 pn結隔離結構形成的說 明2 介質(zhì)隔離工藝 介質(zhì)隔離工藝的工藝流程 介質(zhì)隔離工藝中晶體管和電阻的結構剖圖 介質(zhì)隔離工藝的工藝特點3 pn結介質(zhì)混合隔離 pn結介質(zhì)混合隔離剖面結構 pn結介質(zhì)混合隔離結構特點 課程重點: 本節(jié)主要介紹了雙極型邏輯集成電路制造中常用的典型pn結隔離工藝以及補充了性能更優(yōu)越的介質(zhì)隔離和pn結介質(zhì)混合隔離工藝,對三種工藝的工藝流程和工藝剖面結構分別作了介紹,并對三種工藝的工藝特點作了對比。 要求：熟悉MOS晶體管結構；熟悉MOS晶體管工作原理；熟悉MOS晶體管類型及不同工作條件下的特性；熟悉MOS晶體管各種電流電壓關系式。 要求：熟悉各種門電路的基本線路構成；熟悉構成各種門電路的各種基本元器件；熟悉各種門電路的基本工作原理；熟悉各種門電路的組合；熟悉各種二進制規(guī)則及邏輯關系的變換。 要求：熟悉pn結形成的工藝原理及平面結工藝結構；熟悉pn結形成時的工藝影響因素；熟悉常規(guī)集成電路工藝剖面結構以及各電性區(qū)的作用，集成電路制造帶來的各種寄生。 要求：熟悉晶體管單結特性及相關公式；熟悉晶體管雙結特性及部分相關公式；熟悉晶體管瞬態(tài)（頻率）特性。 基本要求：掌握集成電路的定義及分類；半導體集成電路的定義及分類；了解半導體集成電路的應用場合；知道以規(guī)模定義的半導體集成電路的集成度以及集成度定義的擴展。10 集成電路的規(guī)模以單個芯片上最多可容納的元器件個數(shù)為劃分依據(jù)。9 集成電路的集成度單位面積芯片上最多可容納的元器件個數(shù)。8模擬集成電路處理模擬量信號的集成電路。7 數(shù)字集成電路處理數(shù)字量信號的集成電路。5 雙極型集成電路由一般平面雙極晶體管構成的集成電路，其載流子為電子和空穴。3 半導體集成電路以半導體（硅）單晶為基片，以外延平面工藝為基礎工藝，將構成電路的各元器件制作于同一基片上，布線連接構成的功能電路。 基本概念：1 集成電路將某一電路所需的若干元器件（晶體管；二極管；電阻和電容）均制作于一個（或幾個）基片上，通過布線連接構成的完整電路。最后給出了課程總體內(nèi)容介紹，并給出了有關參考書。2． 目前實際教學學時數(shù)：課內(nèi)66+實驗6，共計72學時。 《半導體集成電路》 課程教學 教 案 山東大學信息科學與工程學院 電子科學與技術教研室(微電) 張 新課程總體介紹：1． 教材：選用上?？萍汲霭嫔绯霭娴模呻娮庸I(yè)部教材辦公室組織編寫的高等學校教材《半導體集成電路》一書。該教材參考教學學時為120學時。3． 教學內(nèi)容：(按72學時刪減)第一篇 雙極型邏輯集成電路 26學時第一章 集成電路的寄生效應（含序論） 7學時第二章 TTL集成電路 12學時第三章 TTL中大規(guī)模集成電路 3學時第四章 TTL電路版圖設計 4學時第二篇 MOS 邏輯集成電路 26學時有關MOS管+前言 3學時 第六章 nMOS 邏輯集成電路 9學時 第七章 CMOS集成電路 8學時 第八章 動態(tài),準靜態(tài)MOS電路簡介 2學時 第九章 MOS集成電路版圖設計 4學時 第三篇 模擬集成電路 20學時 第十一章 模擬集成電路中的特殊元件 8學時 第十二章 模擬集成電路中的基本單元 9學時 第十三章 集成運算放大器簡介 3學時 課程教案:序言 1學時內(nèi)容:1 集成電路 集成電路定義 集成電路特點 集成電路分類2 半導體集成電路 半導體集成電路分類 有關半導體集成電路的集成度 半導體集成電路的優(yōu)缺點3 課程內(nèi)容介紹及參考書 課程重點：介紹了何謂集成電路，集成電路是如何分類的（），集成電路有何特點；介紹了何謂半導體集成電路，半導體集成電路的分類（即按照電路中晶體管的導電載流子狀況分類，可分為雙極型集成電路和單極型集成電路兩種；按照電路工作性質(zhì)分類，可分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩種），半導體集成電路的重要概念集成度，以及半導體集成電路的優(yōu)點（即體積小重量輕；技術指標先進可靠性高以及便于大批量生產(chǎn)和成本低等）。 課程難點：有關半導體集成電路的定義，不同方法的分類；有關半導體集成電路集成度的兩種定義方法，以及半導體集成電路的最突出的優(yōu)點。2 膜集成電路由金屬和金屬合金薄膜以及半導體薄膜制成元器件，布線連接構成的集成電路。4 混合集成電路（組合集成電路）由半導體集成電路，膜集成電路和分離元件中至少兩種構成的集成電路