微电子学与集成电路分析

微电子与集成电路技术的发展随着社会的发展，微电子与集成电路技术也不断地得到了改进和革新。

它们的发展带来了许多新的机遇和挑战，为人们的生活、工作和娱乐带来了许多的便利。

本文将从微电子、集成电路技术的发展历程、应用领域、未来趋势等方面进行探讨。

一、微电子与集成电路技术的发展历程微电子作为电子学的一个分支，与传统的电子学相比，它更加注重在微观层面上对电子器件的设计和制造。

微电子技术的出现是伴随着半导体材料和晶体管等器件的发明而来的。

1947年，贝尔实验室的威廉·肖克利发明了第一个晶体管，这标志着晶体管时代的来临。

经过长期的发展，1958年，Jacques Beurrier教授在法国成功制造出了第一片晶体管集成电路。

而到了1960年，犹太大学的Jack S. Kilby也在美国研制出了第一片微型集成电路，这标志着微电子和集成电路技术的开端。

然而，最初的微电子和集成电路依然面对着许多的挑战。

微电子器件体积大、精度不够，工艺控制水平不够，集成电路缺乏标准化等问题一直未得到很好的解决。

为了解决这些问题，人们在不断地研究和实践中不断地革新和改进微电子和集成电路技术。

现在，微电子技术已经成为一个成熟的学科，而集成电路技术也得到了广泛应用。

从最早的模拟集成电路、数字集成电路到现在的微处理器、存储芯片、微机电系统、光电集成电路等，微电子和集成电路技术在各个领域的应用都不断地增加。

二、微电子与集成电路技术的应用领域微电子和集成电路技术的应用十分广泛，几乎覆盖了人们的生活和工作的各个方面。

在通信领域中，现代的移动电话、计算机、电视机、收音机等设备都是采用集成电路技术制成的。

而现代的互联网、无线通信、3G、4G、5G等技术的发展在很大程度上依赖于微电子和集成电路技术的进步。

在计算机领域中，微处理器的出现极大地推动了计算机领域的发展。

现代计算机和服务器都是依靠微处理器、存储芯片、芯片组等集成电路制成的。

在汽车、医疗等领域中，微电子和集成电路技术也被广泛的应用。

微电子技术中的集成电路设计原则在微电子技术中，集成电路设计是一个关键的环节。

集成电路作为现代电子设备中的核心组成部分，其设计原则决定了其性能和可靠性。

下面将介绍几个重要的集成电路设计原则。

首先，集成电路设计应遵循电路设计的基本原则。

电路设计中的基本原则包括电路功能规范、电源设计、信号处理和传输、信号完整性、电磁兼容性等。

集成电路设计在遵循这些基本原则的基础上，根据具体应用的需求进行进一步优化。

其次，集成电路设计应考虑功耗和散热问题。

随着集成电路规模的不断缩小，功耗和散热问题变得越来越突出。

在设计中应尽量采用低功耗电路结构，合理优化电路拓扑，减少功耗。

同时，设计中应考虑散热措施，以确保电路的稳定工作。

另外，集成电路设计中的布局规划也非常重要。

合理的布局设计可以减少电路中的互模干扰和串扰问题。

布局设计时应尽量避免长连线和交叉连线，以减少电路中的电磁干扰。

此外，还需考虑电源线和地线的布局，以确保稳定的供电和良好的接地。

此外，集成电路设计中的时钟和时序设计也是重要的考虑因素。

时钟是集成电路中最核心的信号，时序设计是指对时钟和其他信号进行精确控制和同步。

在设计中，应综合考虑时钟频率、时钟稳定性、时钟分频和同步等因素，以确保电路的正确工作。

此外，集成电路设计还需考虑抗噪声和灵敏度问题。

抗噪声设计是指对电路中的噪声进行有效抑制和滤波，以提高电路的信噪比。

灵敏度设计是指对电路的输入信号进行合理放大或衰减，以达到最佳的信号处理效果。

最后，集成电路设计中的测试和验证也是不可忽视的。

在设计完成后，需要对电路进行全面的测试和验证，以确保电路满足设计要求。

测试和验证工作应充分考虑电路的功能性、性能指标、可靠性和稳定性，以及与其他电路的兼容性。

综上所述，微电子技术中的集成电路设计原则包括了电路设计的基本原则、功耗和散热问题、布局规划、时钟和时序设计、抗噪声和灵敏度问题，以及测试和验证等。

在实际设计过程中，需要综合考虑这些原则，根据具体的应用需求进行合理的优化和调整。

对半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的浅略认识一、半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的联系与区别我们首先从三者的概念或定义上来分别了解一下这三种技术。

半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。

在电子信息方面，绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。

半导体技术最大的应用便是集成电路，它们被用来发挥各式各样的控制功能，犹如人体中的大脑与神经。

微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术，是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，为微电子学中的各项工艺技术的总和。

集成电路技术，在电子学中是一种把电路小型化的技术。

采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种电子元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

（以上三者概念均来源于网络）这般看来，三者概念上互相交叉，却也略有区别。

依我这个初次接触这三个名词、对电子信息几乎一窍不通的大一新生来看，半导体技术是其他二者技术的基础，因为半导体是承载整个电子信息的基石，不管是微电子还是集成电路，便是以半导体为材料才可以建造、发展。

而微电子技术，个人感觉比较广泛，甚至集成电路技术可以包含在微电子技术里。

除此之外，诸如小型元件，如纳米级电子元件制造技术，都可以归为微电子技术。

而集成电路技术概念上比较狭窄，单单只把电路小型化、集成化技术，上面列举的小型元件制造，便不能归为集成电路技术，但可以归为微电子技术。

以上便是鄙人对三者概念上、应用上联系与区别的区区之见，如有错误之处还望谅解。

二、对集成电路技术的详细介绍首先我们了解一下什么是集成电路。

集成电路是一种微型电子器件或部件。

人们采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

TN386.32006020387跨导线性原理及应用研究/郭继昌，汪林，滕建辅(天津大学电子信息工程学院)//固体电子学研究与进展.―2005,25(2).―250～254.跨导线性电路是电流模式电路中应用非常广泛的电路形式，可以用于分析和构造很多实用的电路。

文中介绍了跨导线性的基本原理，给出了几种用双极型晶体管和MOS管实现的跨导线性电路形式。

最后给出了跨导线性电路在电流模式电路中的应用实例。

图6表0参12TN386.32006020388大束流离子注入形成C O Si2/Si肖特基结电学特性/张浩，李英，王燕，田立林(清华大学微电子学研究所)//固体电子学研究与进展.―2005,25(2).―265～268.文中研究了使用大束流金属离子注入形成的COSi2/Si肖特基结的特性。

肖特基结由离子注入和快速热退火两步工艺形成。

Co离子注入剂量为3×1017ion/cm2，注入电压25kV。

快速热退火温度为850℃，时间为1min。

应用I-V和C-V测量进行参数提取。

I-V分析得到势垒高度约为0.64eV，理想因子为1.11，C-V分析得到势垒为0.72eV。

最后依据实验结果对工艺提出了改进意见。

图4表1参5TN386.3，TM304.2+42006020389 n沟道4H-S i C M ESFET研究/陈刚(南京电子器件研究所)//固体电子学研究与进展.―2005,25(2).―177～179,218.报告了4H-SiC MESFET的研制。

通过对SiC关键工艺技术进行研究，设计出初步可行的工艺流程，并且制成单栅宽120μm n沟道4H-SiC MESFET，其主要直流特性为：在V d s=30V时，最大漏电流密度I d ss为56mA/mm，最大跨导G m为15mS/mm；漏源击穿电压最高达150V；微波特性测试结果：在f0=1GHz、V d s=32V时该器件最大输出功率7.05mW，在f o=1.8GHz、V d s=32V时最大输出功率3.1mW。

的衬底材料应满足的吸收曲线。

数值模拟结果表明：利用这种新材料制成的三沟道BCCD，其光敏特性曲线可以分别在1.0，1.1和1.26μm处出现最大值。

图6表0参11TN386.52006010538红外焦平面阵列盲元检测技术研究/赖睿，刘上乾，周慧鑫，申建华(西安电子科技大学技术物理学院)//半导体光电.―2005,26(3).―199～201.盲元的数量及其分布对红外焦乎面阵列器件成像质量的影响较大。

在给出盲元定义的基础上，对盲元的各种产生机理进行了分析，并给出了具体的盲元检测方法，为盲元补偿技术的研究提供了理论基础。

图3表0参7TN386.52006010539多CCD拼接相机中图像传感器不均匀性校正/王军，杨会玲，刘亚侠，何昕，郝志航(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)//半导体光电.―2005,26(3).―261～263.CCD图像传感器不均匀特性是影响光电测量设备精度的一个重要因素。

在分析了单片CCD图像传感器不均匀特性基础上，提出了多CCD拼接相机系统中不均匀特性的校正方法。

大量实验结果表明，利用该校正方法不仅保持原图像的目标，而且简单快速，具有通用性，能够显著提高系统测量精度。

该方法可行且对其他光电测量设备有参考意义。

图4表0参6TN386.52006010540 CCD微阵列生物芯片扫描仪的研制/周强，宗光华，毕树生，赵然(北京航空航天大学机器人研究所)//仪器仪表学报.―2005,26(2).―164～167,176.报导了CCD微阵列生物芯片扫描仪的光学系统，给出了光学系统的参考标准构型，并依据该构型研制出多分辨率CCD生物芯片扫描仪。

实验采用不同浓度系列Cy3NHS ester的DMS0溶液样点与微池溶液测定CCD 生物芯片扫描仪的检测性能。

初步实验数据表明，该扫描仪光路合理，精度满足生物芯片检测要求。

图9表3参10TN386.52006010541面阵CCD摄像机光学镜头参数及选用/杨明，白烨，王秋良，余运佳(中科院电工研究所)//光电子技术与信息.―2005,18(3).―27～30,43.先简要介绍面阵CCD光学摄像机以及摄像机镜头的参数，比如成像尺寸规格、焦距、F数、景深、卡口等，然后介绍各个参数的相互关系，为如何合理选择面阵CCD光学镜头提供参考。

5.0nm时，器件具有最低的启动电压与最高的发光效率；当DLC厚度继续增加时，器件的性能随着DLC厚度增加而变差。

并对ITO/MEH-PPV/DLC/Al和ITO/MEH-PPV/LiF/Al的器件性能进行了比较研究。

图3表0参15TN386.12007010754双栅动态阈值S O I nM O SFE T数值模拟/毕津顺，吴峻峰，海潮和(中国科学院微电子研究所)//半导体学报.―2006，27（1）.―35～40.提出了新型全耗尽SOI平面双栅动态阈值Nmos场效应晶体管，模拟并讨论了器件结构、相应的工艺技术和工作机理。

对于Nmos器件，背栅n 阱是通过剂量为3×1013cm-2，能量为250keV的磷离子注入实现的，并与n＋前栅多晶硅直接相连。

该技术与体硅工艺完全兼容。

通过Tsuprem4和Medi ci模拟，发现全耗尽SOI平面双栅动态阈值Nmosfet保持了传统全耗尽SOI nMOSFET的优势，消除了反常亚阈值斜率和kink效应，同时较传统全耗尽SOI nMOSFET有更加优秀的电流驱动能力和跨导特性。

图9表0参14TN386.12007010755功率LD M O S阈值电压温度系数的优化分析/丁峰，柯导明，陈军宁，叶云飞，刘磊，徐太龙(安徽大学电子科学与技术学院)//安徽大学学报（自然科学版）.―2006，30（1）.―36～40.讨论高压LDMOS阈值电压的温度特性，并给出了它的温度系数计算公式。

根据计算结果，可以得到以下结论：通过提高沟道掺杂浓度或减少栅氧化层能够降低阈值电压随温度的变化。

阈值电压的温度系数可以用温度的线性表达式来计算，从而可以得出功率LDMOS阈值电压的温度系数最优化分析。

图4表1参8TN386.22007010756 IG B T串联应用中动态过压的控制/李勇，邵诚(大连理工大学先进控制技术研究所)//华南理工大学学报（自然科学版）.―2006，34（1）.―43～47.对高压大功率变流设备中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）串联应用的动态过压问题进行了研究。

集成电路设计学习思考题参考答案集成电路设计学习思考题参考答案参考答案⼀、概念题：1、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，是电⼦学的分⽀，其⽬的是实现电路和系统的集成，这种集成的电路和系统⼜称为集成电路和集成系统。

2、集成电路：（Integrated Circuit，缩写为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成在⼀块半导体单晶⽚（如硅或GaAs等）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。

3、综合：从设计的⾼层次向低层次转换的过程，它是在给定了电路应实现的功能和实现此电路的约速条件（如速度、功耗、成本、电路类型等），找到满⾜上述要求的⽬标结构的过程。

如果是靠⼈⼯完成，通常简单地称之为设计；⽽依靠EDA ⼯具⾃动⽣成，则称之为综合。

4、模拟验证：指对实际系统加以抽象，提取其模型，输⼊计算机，然后将外部激励信号施加于此模型，通过观察模型在激励信号作⽤下的反应，判断该系统是否实现预期的功能。

5、计算机辅助测试（CAT）技术：把测试向量作为测试输⼊激励，利⽤故障模拟器，计算测试向量的故障覆盖率，并根据获得的故障辞典进⾏故障定位的技术。

6、图形转换技术：是指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。

7、薄膜制备技术：指通过⼀定的⼯序，在衬底表⾯⽣产成⼀层薄膜的技术，此薄膜可以是作为后序加⼯的选择性的保护膜，作为电绝缘的绝缘膜，器件制作区的外延层，起电⽓连接作⽤的⾦属膜等。

8、掺杂：是指将需要的杂质掺⼊特定的半导体区域中以达到改变半导体电学性质，形成PN结、电阻、欧姆接触等各种结构的⽬的。

9、系统功能设计：是最⾼⼀级的设计，主要是指根据所设计系统的要求（包括芯⽚的功能、性能、尺⼨、功耗等），进⾏功能划分和数据流、控制流的设计，完成功能设计。

微电子集成电路的故障模型与分析方法微电子集成电路是现代电子技术的核心组成部分，广泛应用于计算机、通信、医疗等领域。

然而，由于制造工艺、环境变化和设备老化等原因，集成电路可能会出现故障，影响其正常工作。

因此，故障模型与分析方法对于提高集成电路的可靠性和稳定性至关重要。

故障模型是描述集成电路故障行为的数学模型。

常见的故障模型包括开路、短路、漏电流、逻辑电平偏移等。

开路故障指的是电路中的导线或器件出现断路，导致电流无法正常流通。

短路故障则是指电路中的导线或器件之间出现短路，导致电流异常增大。

漏电流故障是指电路中的器件或介质出现漏电现象，导致电流异常泄漏。

逻辑电平偏移故障是指电路中的逻辑门输出电平不符合设计要求，导致逻辑运算错误。

针对不同的故障模型，研究人员提出了各种故障分析方法。

其中，最常用的方法之一是故障注入实验。

故障注入实验通过在集成电路中人为地引入故障，然后观察电路的响应，以验证和分析故障模型。

通过大量的实验数据，可以建立故障模型与实际故障之间的关联，为故障分析提供依据。

另一种常用的故障分析方法是故障定位。

故障定位是指通过测量和分析电路的电压、电流等参数，确定故障出现的位置。

常用的故障定位技术包括红外热成像、电子探针、故障位置推测等。

红外热成像技术可以通过测量电路的温度分布，找出故障点附近的异常温度区域，从而确定故障位置。

电子探针技术则是通过在电路上移动探针，测量电压和电流的变化，找出异常的信号，从而确定故障位置。

故障位置推测技术则是通过分析电路的结构和特性，推测可能出现故障的位置。

除了故障模型与分析方法，故障预测与预防也是微电子集成电路可靠性研究的重要方向。

故障预测是指通过对电路的工作状态和环境变化进行监测和分析，预测故障的发生概率和时间。

常用的故障预测方法包括故障树分析、可靠性增长模型等。

故障树分析通过建立故障树模型，分析各种故障事件之间的关系，从而预测故障的发生概率。

可靠性增长模型则是通过分析电路的老化过程和环境变化，预测电路的寿命和故障时间。

8、微电子学、集成电路TN42006060730激光束诱导电流在H gC dT e双色探测器工艺检测中的应用/叶振华，胡晓宁，蔡炜颖，陈贵宾，廖清君，张海燕，何力(中国科学院上海技术物理研究所)//红外与毫米波学报.―2005，24（6）.―459～462.报道了激光束诱导电流（LBIC）在碲镉汞（HgCdTe）红外双色探测器工艺检测中的应用。

通过LBIC测试，发现p型HgCdTe材料由B＋离子注入损伤形成的n区面积大于其注入面积，并获得n区横向的精确分布。

同时，运用LBIC，获得了p型HgCdTe材料因不同能量的等离子体干法刻蚀诱导的刻蚀台面侧壁工艺损伤形成的n区横向分布，并得到了n区横向宽度与等离子体能量的关系。

图6表0参13TN42006060731利用正多项式响应曲面模型实现模拟电路参数自动生成/高雪莲，石寅(中国科学院半导体研究所)//半导体学报.―2005，26（11）.―2241～2247.提出一种基于仿真的模拟电路参数自动生成方法，通过利用模拟电路性能仿真数值结果生成描述电路性能与电路参数之间关系的正多项式响应曲面模型（polynomial response surface models），再利用若干性能曲面模型协同求出满足全部性能要求的模拟电路的参数配置。

该方法的本质是将电路参数化问题转化为几何规划（geometric program）问题，为线性或非线性电路生成达到Spice器件仿真级精度的性能正多项式响应曲面。

文中提出的正多项式响应曲面模型的待求参数包括正实数系数和任意实数指数，其回归分析过程中如果模型无法满足精度要求，可通过自动修改模型的多项式结构最终获得理想结果。

最后以运算放大器电路为例，生成精确描述电路性能的正多项式响应曲面模型，并通过若干正多项式响应曲面模型得到满足性能要求的参数配置。

图5表3参12TN42006060732提取神经电信号的单片集成C M O S前置放大器的仿真研究/隋晓红，刘金彬，顾明，裴为华，陈弘达(中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室)//半导体学报.―2005，26（12）.―2275～2280.提出一种用于提取神经电信号的新型单片集成CMOS前置放大器。

TN3862006040582锯齿型源漏结构的新型InP基H EM T器件/张海英，刘训春，尹军舰，陈立强，王润梅，牛洁斌，刘明(中国科学院微电子研究所)//半导体学报.―2005，26(6).―1126～1128.毫米波晶体管的制作技术是微波电路设计和制造的基础。

从优化器件结构的角度，提出了一种锯齿型源漏的新型InP基HEMT器件。

实验证明，采用该结构可以减少光刻过程中临近效应的影响，改善源漏的图形形貌，提高器件制做的成品率。

获得了具有良好直流和微波特性的晶体管，其跨导达到1050mS/mm，阈值电压为-1.0V，截止频率达到120GHz。

图5表0参5TN3862006040583 L D M O S的局部电热效应分析/李梅芝，韦光萍，陈星弼(电子科技大学微电子与固体电子学院)//半导体学报.―2005，26(9).―1823～1828.分析了LDMOS（lateral DMOS）在一次雪崩击穿后的局部电热效应。

提出并证明了等温分析和电热分析分别得到的LDMOS的触发点是不同的；分析了局部晶格温度在空间上的分布特点；并提出晶格温度弛豫时间会影响漏极电压弛豫时间。

从而证明LDMOS工作于ESD（electro-static di scharge）保护的大电流区时，电热分析比等温分析的模拟结果与实验结果符合得更好。

图11表0参14TN3862006040584埋空隙PSO I结构的耐压分析/段宝兴，张波，李肇基罗小蓉(电子科技大学IC设计中心)//半导体学报.―2005，26(9).―1818～1822.提出了一种埋空隙PSOI（APSOI）RESURF器件结构，该结构利用空隙相对低的介电系数，在器件纵向突破了传统SiO2埋层的耐压关系，提高了击穿电压；硅窗口的存在缓解了有源区的自热效应；不同衬底的场调制作用进一步优化了表面电场分布。

在相同击穿电压条件下，该结构较一般PSOI结构只需1/4厚度的埋层，当漂移区厚度和埋层厚度均为2μm时可获得600V以上的击穿电压。

对半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的浅略认识一、半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的联系与区别我们首先从三者的概念或定义上来分别了解一下这三种技术.半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。

在电子信息方面,绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的,因此电子产业又称为半导体产业。

半导体技术最大的应用便是集成电路，它们被用来发挥各式各样的控制功能,犹如人体中的大脑与神经。

微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术,是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，为微电子学中的各项工艺技术的总和.集成电路技术，在电子学中是一种把电路小型化的技术。

采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种电子元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。

（以上三者概念均来源于网络）这般看来，三者概念上互相交叉，却也略有区别。

依我这个初次接触这三个名词、对电子信息几乎一窍不通的大一新生来看，半导体技术是其他二者技术的基础,因为半导体是承载整个电子信息的基石，不管是微电子还是集成电路,便是以半导体为材料才可以建造、发展。

而微电子技术，个人感觉比较广泛,甚至集成电路技术可以包含在微电子技术里。

除此之外，诸如小型元件，如纳米级电子元件制造技术，都可以归为微电子技术。

而集成电路技术概念上比较狭窄，单单只把电路小型化、集成化技术，上面列举的小型元件制造,便不能归为集成电路技术，但可以归为微电子技术。

以上便是鄙人对三者概念上、应用上联系与区别的区区之见，如有错误之处还望谅解。

二、对集成电路技术的详细介绍首先我们了解一下什么是集成电路。

集成电路是一种微型电子器件或部件.人们采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

集成电路分析与设计课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：集成电路分析与设计所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业方向必修课学分：5（二）课程简介、目标与任务；《集成电路分析与设计》是微电子科学与工程专业一门重要的专业必修课。

本课程主要分为数字集成电路部分和模拟集成电路部分。

数字集成电路部分内容主要包括集成电路中的元器件的结构、制备、特性；集成电路的典型工艺；常用的数字双极集成电路和MOS集成电路的电路结构、工作原理；数字集成电路的设计方法和计算机辅助设计。

模拟集成电路部分内容主要包括模拟集成电路中的基本单元电路，集成运算放大器、集成稳压器的基本结构、基本特点、电路设计，数模转换器以及模数转换器的基本原理以及基本类型。

通过对本课程的学习，使学生能够掌握各种集成电路包括双极集成电路、MOS 集成电路和BiCMOS电路的典型电路结构及其制造工艺；熟练掌握构成数字集成电路以及模拟集成电路基本单元结构、工作机理、及其与数字、模拟系统的关系；掌握基本电路单元的设计能够识别和绘制版图，能够用相应软件进行模拟仿真；了解数字集成电路以及模拟集成电路的设计方法和基本过程。

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。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程的先修课程是半导体物理、半导体器件、固体电子学或固体电子器件、半导体工艺原理或集成电路工艺原理等，这几门课程为集成电路分析与设计在材料、器件和工艺等方面提供了必要的知识基础。

学生通过对本课程的学习，可以为后续的集成电路的计算机辅助设计等课程的学习以及微电子专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。

（四）教材与主要参考书。

课程教材：《半导体集成电路》朱正涌著，清华大学出版社出版主要参考书目：《集成电路原理与设计》甘学温等著，北京大学出版社《数字集成电路—电路、系统与设计（第二版）》（美）拉贝艾（JanM Rabaey）等著，周润德等译，电子工业出版社（2010年）《数字集成电路——设计透视（第2版）》国外大学优秀教材——微电子类系列（影印版）[美]拉贝（Rabaey J.M.）钱德拉卡山（Chandrkasan，A.）尼科利奇（Nikolic，B.）著，清华大学出版社《模拟CMOS集成电路设计》[美] 毕查德〃拉扎维著，陈贵灿等译，西安交通大学出版社二、课程内容与安排第一章集成电路基本制造工艺（共3学时）第一节双极集成电路工艺（1学时）第二节MOS集成电路工艺（1学时）第三节 BiCMOS集成电路工艺（1学时）第二章集成电路中的晶体管及其寄生效应（共6学时）第一节理想本征集成双极晶体管的EM模型（3学时）第二节集成双极晶体管的有源寄生效应（2学时）第三节集成双极晶体管的无源寄生效应（1学时）第三章晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路（共12学时）第一节一般TTL与非门（3学时）第二节TTL逻辑结构（3学时）第三节OC门（2学时）第四节三态逻辑门（1学时）第五节集成电路中的简化逻辑门（3学时）第四章发射极耦合逻辑（ECL）电路（共6学时）第一节 ECL门电路的工作原理（3学时）第二节 ECL门电路的逻辑扩展（3学时）第五章MOS反相器（共15学时）第一节基本NMOS反相器（6学时）第二节CMOS反相器（3学时）第三节静态反相器（3学时）第四节动态反相器（3学时）第六章MOS基本逻辑单元（共12学时）第一节NMOS逻辑结构（3学时）第二节CMOS逻辑结构（3学时）第三节传输门逻辑（3学时）第四节各种逻辑类型的比较（2学时）第五节触发器（1学时）第七章模拟集成电路中的基本单元电路（9学时）第一节单管、复合器件及双管放大级（3学时）第二节恒流源电路（3学时）第三节基准电压源电路（3学时）第八章集成运算放大器（9学时）第一节运算放大器的输入级（2学时）第二节运算放大器的输出级（2学时）第三节双极型集成运算放大器（2学时）第四节MOS集成运算放大器（3学时）第九章开关电容电路（6学时）第一节开关电容等效电路（2学时）第二节开关电容积分器（2学时）第三节开关电容放大器（2学时）第十章数模和模数转换器（12学时）第一节数模转换器的基本原理（3学时）第二节数模转换器的基本类型（3学时）第三节模数转换器的基本原理（3学时）第四节模数转换器的基本类型（3学时）（一）教学方法与学时分配课程组织：主要采用多媒体教学，PowerPoint讲稿；板书作为辅助；考试：平时30%，期末考试70%；学时分配：本课程共90学时，其中，数字集成电路部分占54学时，模拟集成电路部分占36学时；（二）内容及基本要求主要内容：●集成电路的基本制造工艺【重点掌握】：集成双极晶体管和集成MOS晶体管的结构和基本工艺；【掌握】：二极管、双极晶体管、MOS晶体管的单管制备过程；●晶体管-晶体管逻辑电路【重点掌握】：TTL门电路的特性，以及基于TTL电路的逻辑单元结构；【掌握】：掌握TTL电路基本单元的结构和工作原理；【了解】：STTL、LSTTL、ASTTL、ALSTTL电路；●MOS反相器【重点掌握】：CMOS反相器的原理、结构特点；【掌握】：其他结构反向器的原理及其特点，不同反相器之间的区别；【了解】：静态反相器和动态反相器的特点；●MOS逻辑单元及功能部件【重点掌握】：基于CMOS反相器的逻辑单元结构、基于不同结构反相器逻辑功能结构的设计；【掌握】：传输门逻辑的特点及其应用；【了解】：各种逻辑类型之间的区别，触发器的设计；●模拟集成电路中的基本单元电路【重点掌握】：模拟集成电路基本单元电路结构及其工作原理；【掌握】：基准电压源电路；●集成运算放大器【重点掌握】：集成运算放大器的特点及集成运算放大器的设计；【掌握】：不同类型的集成运放；【了解】：运算放大器的输入级及输出级电路；●数模和模数转换器【重点掌握】：数模转换器以及模数转换器的基本原理；【掌握】：数模转换器以及模数转换器的类型；制定人：李颖弢审定人：批准人：日期：。

电路的输入阻抗低于该临界值时（对于GaN p-i-n光伏探测器来说约为106），焦平面才能获得较高的注入效率。

图8表0参11TN386.52007050566基于W eb服务器的高性能C C D相机数据采集系统设计/赵凯生，刘爽，龙再川，杜昊(电子科技大学光电信息学院)//半导体光电.―2006，27（5）.―621～623.讨论了高性能CCD相机数据采集的方法，给出基于嵌入式W eb服务器的相机数据采集系统的设计方法，并以ARM微处理器和Linux操作系统为核心，结合千兆光纤传输模块设计出嵌入式服务器平台，通过移植Boa 服务器和编写CGI程序实现了图像数据的远程采集和高速传输。

图2表0参5TN386.52007050567地面反射太阳光对C C D探测系统影响的研究/张雷，安源，孙小伟，金光(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)//半导体光电.―2006，27（5）.―645～648.对地面反射太阳光对远距离CCD探测系统的影响机理和太阳光的发散特性进行了研究，推导了目标物体在CCD探测系统入瞳面上照度的计算公式，建立了地面反射太阳光对远距离CCD探测系统影响的数学模型，并利用mat lab软件对该数学模型进行仿真。

通过分析，从理论上证明地面反射太阳光对CCD探测系统的影响是十分显著的。

图6表0参5TN386.52007050568一种专用C C D摄像机的设计/祁琳，李凤苓，乔建社(重庆光电技术研究所)//半导体光电.―2006，27（5）.―639～641.设计了一种具有自动和手动电子快门功能、伽玛系数校正功能和外同步功能的专用CCD摄像机。

分析了摄像机的工作原理，给出了摄像机整体结构图。

叙述了专用CCD摄像机的时序驱动电路，电子快门，伽玛校正，自动增益控制，以及外同步功能的设计思路。

图7表0参2TN386.52007050569 4096×96元可见光T D I C C D成像系统的设计/彭秀华，陈红兵，李仁豪，唐遵烈(重庆光电技术研究所)//半导体光电.―2006，27（5）.―628～630，638.研制了4096×96元TDI（时间延迟积分）CCD成像系统。

的部分耗尽NMOS晶体管在三种不同偏置状态的总剂量辐照效应。

实验表明在10keV的X-射线总剂量辐照下，器件的背栅、正栅阈值电压负向漂移和漏电流都控制在较小的水平；在2Mrad（SiO2）的辐照下仍能正常工作。

研究证实了无论哪种栅结构，对于背栅，PG均为最劣偏置，其次是OFF偏置，而ON偏置下器件受辐照的影响最小；而对于正栅，ON 均为最劣偏置。

通过拟合计算出了绝缘埋层（BOX，即埋氧）中的饱和净正电荷密度N o t和空穴俘获分数α。

图5表3参7TN386.1，TM914.42007040913 C dTe/C dS太阳电池I-V，C-V特性研究/杨学文，郑家贵，张静全，冯良桓，蔡伟，蔡亚平，李卫，黎兵，雷智，武莉莉(四川大学材料科学系)//物理学报.―2006，55（5）.―2504～2507.测量了CdTe太阳电池器件从50kHz至1MHz频率范围的电容-电压特性，计算了吸收层的载流子浓度和空间电荷区的位置，电容-电压特性测试结果出现两个峰，峰特征与测试频率有关，用多结模型进行模拟分析，解释了实验结果。

测量了电池从220K至300K的变温暗电流-电压特性，得出电池的反向暗饱和电流密度J0和二级管理想因子A，分析了J0，A随测量温度的变化，并讨论了电池器件的电流特性。

图7表0参10TN386.1，TN305.22007040914表面预处理对H f O2栅介质M O S器件漏电特性的影响/许胜国，徐静平，李艳萍，陈卫兵，季峰(华中科技大学电子科学与技术系)//微电子学.―2006，36（4）.―441～445.采用反应磁控溅射方法，在Si衬底上制备了不同表面预处理和不同后退火处理的HfO2栅介质MOS电容。

测量了器件的C-V和I-V特性，并进行了高场应力实验。

器件的界面特性和栅极漏电机理分析表明，界面态和氧化物陷阱是引起大的栅极漏电流的主要因素。

采用新颖的O2＋CHCl3（TCE）表面预处理工艺，可以显著降低界面态和氧化物陷阱密度，从而大大减小栅极漏电流和SILC效应。

提出了部分耗尽SOI MOSFET物理模型，SOI MOSFET可以看作体硅MOSFET和双极晶体管的结合，模型通过详细地分析SOI器件在各工作区域的工作机理得出，并提取出了相应的模型参数。

用该模型得出的模拟数据与器件模拟数据进行了对比，取得了很好的一致性。

图3表0参10TN386.12007020717 G aA l A s血红外发光二极管功率老化对其1/f噪声特性的影响/包军林，庄奕琪，杜磊，马仲发，李伟华，李聪(西安电子科技大学微电子研究所宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室)//红外与毫米波学报.―2006，25（1）.―33～36.在可靠性筛选中检测具有潜在损伤的器件一直是个难题。

对GaAlAs红外发光二极管（IRLED）功率老化前后低频噪声的测量发现，1/f噪声幅值与偏置电流的γ次方成正比（小电流区γ＝1，在大电流区γ≈2），且老化后1/f噪声幅值比老化前增大2个数量级。

基于载流子数涨落和迁移率涨落机制建立了一个GaAl As IR LED的1/f噪声模型，分析结果表明GaAl As IR LED的1/f噪声在小电流时反映体陷阱特征，大电流时反映激活区陷阱特征，l/f噪声的增加归因于功率老化诱生的界面陷阱和表面陷阱，1/f噪声可以用来检测GaAl As IR LEDs的潜在缺陷。

图4表0参6TN386.12007020718高性能亚100nm栅长氮氧叠层栅介质难熔W/T i N金属栅电极C M O S器件/钟兴华，周华杰，林钢，徐秋霞(中国科学院微电子研究所)//半导体学报.―2006，27（3）.―448～453.在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来，用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS 器件的制备。

为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力，采用的关键技术主要包括：1.7nm N/O叠层栅介质，非CMP平坦化技术，T型难熔W/TiN 金属叠层栅电极，新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术。