集成电路与器件物理、半导体物理”(802)专业课大纲.doc

“集成电路与器件物理、半导体物理半导体物理半导体器件物理半导体物理要求学生的相关基础理论，重点的器件物理要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。要求掌握MOS基本结构和电容电压特性；MESFET器件的基本工作原理；MOSFET器件的频率特性；MOSFET器件中的非理想效应；MOSFET器件按比例缩小理论；阈值电压的影响因素；MOSFET的击穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律重点半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识半导体物理。 （一）基本概念和 1.复习内容 数字集成电路设计中的基本概念和 2.具体要求 设计约束 时钟设计 电源网络 设计质量评定标准 集成电路成本构成 电压传输特性 噪声容限 再生性 扇入扇出 传播延迟 功耗、能耗 设计规则 标准单元 工艺偏差 工艺尺寸缩小 封装 （二） 1.复习内容 定性了解二极管、MOS晶体管，理解其工作原理，静态特性、动态特性；掌握SPICE模型和手工分析模型。 2.具体要求 二极管结构 二极管静态特性 二极管动态特性 二极管手工分析模型 二极管SPICE模型 MOS晶体管结构 MOS晶体管工作区 MOS晶体管静态特性、阈值电压、沟道长度调制、速度饱和 MOS晶体管亚阈值特性 MOS晶体管动态特性 MOS晶体管电容构成 热载流子效应 CMOS闩锁效应 （三） 1.复习内容 互连线的电路模型，SPICE模型，确定并定量化互连参数；传输线效应；互连线的信号完整性 2.具体要求 互连参数 互连线电容寄生效应 互连线电阻寄生效应 互连线电感寄生效应 趋肤效应 互连线集总模型 互连线分布模型 （四） 2.具体要求 CMOS反相器静态特性、开关阈值、噪声容限、稳定性 CMOS反相器动态特性 CMOS反相器电容计算 CMOS反相器传播延迟分析 CMOS反相器网络设计 CMOS反相器功耗、动态功耗、静态功耗 MOS反相器低功耗设计技术 能量延时积 （五） 2.具体要求 静态互补CMOS设计、静态特性、传播延时、尺寸设计与性能优化 有比逻辑概念 传输管逻辑概念、传输特性、稳定性、性能 动态逻辑基本原理、速度、功耗、信号完整性 多米诺逻辑概念、设计、优化 （六） 1.复习内容 时序逻辑基本部件——寄存器、锁存器、触发器设计实现技术；静态、动态时序逻辑比较；振荡器、施密特触发器设计实现技术；时钟策略 2.具体要求 时序电路的时间参数:：建立时间、保持时间、传播延时 双稳态原理 多路开关性锁存器 主从边沿触发寄存器 静态SR触发器 动态传输门边沿触发寄存器 C2MOS寄存器 真单相钟控寄存器 脉冲寄存器 流水线概念 流水线型逻辑 施密特触发器 单稳时序电路 不稳电路 时钟策略、时钟偏差、时钟抖动、时钟误差来源 ●“器件物理（一）金属-氧化物-半导体场效应结构物理基础 1.复习内容 MOS结构的物理性质，能带结构与空间电荷区，平带电压与阈值电压，电容电压特性 2.具体要求 MOS结构的物理性质 n型和p型衬底MOS电容器的能带结构 耗尽层厚度的计算 功函数的基本概念以及金属-半导体功函数差的计算方法 平带电压的定义与求解；阈值电压的影响因素； MOS电容的定义，理想的C-V特性；影响C-V特性的主要因素 （二）MOSFET基本工作原理 1.复习内容 MOSFET基本结构，MOSFET电流电压关系，衬底偏置效应。MOSFET的频率特性。闩锁现象 2.具体要求 MOSFET电流电压关系的定性分析，漏极电流与栅压之间的关系； 衬偏效应的概念及影响 小信号等效电路的概念与分析方法 MOSFET器件频率特性的影响因素 CMOS基本技术及闩锁现象 （三）MOSFET器件的深入概念 1.复习内容 MOSFET中的非理想效应；MOSFET的按比例缩小理论；小尺寸器件的阈值电压；MOSFET器件的击穿特性 2.具体要求 理解实际器件与理想特性之间的偏差及其原因 器件按比例缩小的基本方法动态电路方程及其求解 短沟道效应与窄沟道效应对MOSFET器件阈值电压的影响 MOSFET器件的各种击穿模式，击穿电压的影响因素（一） 1.复习内容 半导体晶体结构与化学键性质， 2.具体要求 半导体中的电子状态和能带半导体中电子的运动和有效质量本征半导体的导电机构空穴的概念回旋共振及其实验结果Si、Ge和化合物半导体的能带结构 （二） 1.复习内容 元素半导体中的杂质能级，化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。 Si和Ge晶体中的杂质能级杂质的补偿作用