《集成电路基础》PPT课件

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1、集成电路设计基础BASICICDESIGN本课程的主要内容及要求一、本课程的教学目的1、掌握有关集成电路设计和生产过程中的基本概念；2、对集成电路的设计、生产过程的基本知识有一个比较系统、全面的了解和认识；3、熟悉集成电路的设计方法及常用电路组件的功能分析、设计和应用；4、学习利用CAD工具PSPICE进行器件级的模拟电路设计；5、学习基于在系统可编程技术的系统级的数字集成电路设计。二、主要内容及要求1、了解集成电路的生产过程，主要是芯片加工工艺，结合一种典型的集成加工工艺过程，对各种工序在整个工艺流程中的作用和意义有全局性的认识，并掌握一些重要工艺的

2、概念和作用，安排在第二章集成电路制造工艺中介绍。2、重点是学习集成电路设计，包括总体设计思路及流程、设计实现的方法、版图设计及设计规则、常用电路组件的设计，功能模块设计。3、学习应用PSPICE软件设计模拟电路、在系统可编程技术设计数字系统的理论与实践。4、介绍CAD概念和常用软件。第一节集成电路的发展一、概念微电子学：主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及应用，并利用它实现信号处理功能的科学，其目的是实现电路和系统的集成。集成电路：（IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容器等无源器件，按照一定的电路连接集

3、成在一块半导体单晶片或者说陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体执行某一特定功能的电路组件。二、集成电路的优点及主要性能优点：体积小、能耗低、价廉、性能好。集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目优值（功耗延迟积）：是指电路的延迟时间与功耗相乘。特征尺寸：通常是指集成电路中半导体器件的最小尺度。第二节集成电路的分类一、按结构分：1、单片集成电路：双极型：NPNPNP速度快、驱动能力、功耗大、成度低MOS型：PMOS、NMOS、CMOS能耗低、输入阻抗、高抗干扰强、集成度高BiMOS型：兼有二者优点，但工艺复杂2、混合集成电路：厚膜集成电路、薄膜集成电路

4、。二、按功能分：1、数字集成电路组合逻辑、时序逻辑2、模拟集成电路：线性集成电路、非线性集成电路3、数模集成电路：如D/AA/D三、按集成度分：数字模拟MOS型双极型小规模（SSI）<102<100<30中规模（MSI）102~103100~50030~100大规模（LSI）103~105500~2000100~30超大规模（VLSI）105～107>2000>300特大规模（ULSI）107~109巨大规模（GSI）>109四、按应用领域分民用、工业投资源、军用、航空/航天五、应用性质分：通用IC、专用IC（ASIC）第三节集成电路制造工艺概述意义：

5、1、了解集成电路制造的基本过程的常识2、为了得到最佳集成电路设计所需要的灵活性，有必要在工艺和制造技术方面有很好的了解，以便借助于工艺技术方面的知识，在电路设计过程中可以考虑实际的版图布局等问题；3、工艺参数的知识使设计者在设计过程中能够进行成品率的计算，在成品率、性能以及简化设计之间实现平衡折衷。第四节集成电路的生产过程一、集成电路制造过程1、示意图：设计掩模板装配单晶材料芯片制造检测图2-1集成电路制造过程示意图二、平面工艺技术框图图2-2平面工艺基本框图生成保护膜确定工作窗口开设窗口渗入杂质图象转移二、典型双极工艺制造过程（以PN结隔离技术）1

6、.双极NPN晶体管的截面图集电区N+发射区N+基区P隔离埋层N+PSi衬底图2-3双极NPN(PN结隔离)晶体管的截面图外延层N+N+N+P+P+NNPN+Sio2N+2．工艺流程(1)制作埋层（图2.4a）SiO21#掩模版（2）生长外延层（图2.4B）N+（3）形成隔离岛（图2.4C）2＃掩模版（4）形成基区（图2.4D）P+N3#掩模版PSi(5)形成发射区，集电区(图2.4E)4＃掩模版（6）金属化(图2.4F)5＃掩模版（7）连线三、小结：双极性工艺过程，芯片制造主要包括三类技术：1、图形转换技术：主要包括光刻、刻蚀等技术。2、薄膜制造技术：

7、主要包括外延、氧化、化学汽相淀积，物理汽相淀积（如溅射，蒸发）等。3、掺杂技术：主要包括扩散和离子注入技术。第五节集成电路制造工艺的关键技术一、图形转换技术：将掩膜板上设计好的图形转移到硅片上的技术，包括光刻与刻蚀技术。1、光刻：概念：是指通过类似于洗印照片的原理，通过曝光和选择腐蚀等工序，将掩膜版上设计好的图形转移到硅片表面涂敷的感光胶上的过程。光刻包括：光刻胶、掩膜板、光刻机三要素光刻技术决定着集成电路特征尺寸和时延。分类（1）光刻常见的方法①接触式②接近式③投影式（2）超细线光刻技术（短波长的射线进行光刻）①甚远紫外线光刻②电子束光刻：③X射线光

8、刻：④离子束光刻：2、刻蚀技术（1）概念：将未被光刻胶掩蔽的部分有选择地腐蚀掉，从而实现将光刻