集成电路原理与设计教学课件（完整版）.ppt

;集成电路原理与设计;课程目标;关于本课程;第一章 绪论;集成电路的发展;第一个晶体管;The evolution of IC ;第一块集成电路;晶体管发展;MOSFET 工艺;绪论;Moore’s Law;# of Transistors per Die;摩尔定律－－晶体管贬值;绪论;MOS器件的发展：按比例缩小;MOSFET缩小趋势;按比例缩小理论;按比例缩小CE原则;按比例缩小CE;按比例CE规则对电路影响;绪论;微电子未来发展—more moore;微电子未来发展—more than moore;集成电路原理与设计;第二章 集成电路制作工艺;2.1.1 集成电路加工的基本操作;半导体芯片制作过程;硅片（wafer）的制作;掩模版（mask,reticle）的制作;外延衬底的制作;1、形成图形;光刻（photolithography）;曝光（exposure）;刻蚀（etch）;2、薄膜形成：淀积;2、薄膜形成：氧化;3、掺杂：扩散和注入;从器件到电路：通孔;从器件到电路：互连线;从器件到电路：多层互连;从器件到电路：多层互连;从硅片到芯片：加工后端;从硅片到芯片：加工后端;从硅片到芯片：加工后端;第二章 集成电路制作工艺;2.1.2 MOS结构和分类;MOS开关;1、MOS器件结构;MOS：栅极和衬底;MOS：漏，栅，源，衬;MOS晶体管的基本结构;MOSFET;MOS晶体管的结构参数;MOS的沟道长度;沟道长度的计算;MOS的器件宽度;沟道宽度的计算;MOS器件的实际沟道宽度;2、MOS器件的分类;MOS器件的分类;MOS Transistors -Types and Symbols;MOS晶体管的输入特性;MOS晶体管的分类;MOS晶体管的结构特点;第二章 集成电路制作工艺;§2.2.1 N阱CMOS结构和工艺;1、硅片的选择; CMOS反相器版图：N阱工艺;2、制作n阱;3、场区氧化;场氧向有源区侵蚀问题;场区寄生MOS晶体管;4、制作硅栅;5、形成源和漏区;6、形成金属互连线; n阱CMOS剖面结构;第二章 集成电路制作工艺;§2.2.2 深亚微米CMOS结构和工艺; 深亚微米CMOS工艺的主要改进;1、浅沟槽隔离 ;浅沟槽隔离（STI）;STI抑制窄沟效应;2、外延双阱工艺 ; 3 沟道区的逆向掺杂结构;逆向掺杂;4、n＋、p＋两种硅栅 ;5、SDE结构 ;6、硅化物自对准结构 ;7、铜互连 ;常规互连和镶嵌工艺比较 ;铜互连可以减少连线层数; 先进深亚微米CMOS工艺过程 ; 先进深亚微米CMOS工艺过程（续） ;本节总结;集成电路原理与设计;第二章 集成电路制作工艺;铜互连可以减少连线层数;CMOS 工??;寄生效应：场区寄生MOS晶体管;体硅CMOS中的闩锁效应;闩锁效应:等效电路;寄生晶体管Q1、Q2，寄生电阻Rnw、Rsub构成等效电路 Q1和Q2交叉耦合形成正反馈回路 电流在Q1和Q2之间循环放大 VDD和GND之间形成极大的电流，电源和地之间锁定在一个很低的电压(维持电压Vh);防止闩锁效应的措施;抑制闩锁效应：;4、保护环;5、外延衬底;6.SOI工艺;第二章 集成电路制作工艺;根据版图数据制作掩模版;集成电路的设计过程;集成电路的设计层级;集成电路的设计过程;设计实现－－版图设计;Design Rules;CMOS Process Layers;设计规则规定同层和不同层数据之间的宽度和间距等要求;CMOS Inverter Layout;Vdd;;违背版图设计规则的结果;设计规则检查;版图设计规则的两种形式 ;版图设计规则示意图;一个n阱CMOS工艺的λ设则;3. 多晶硅;5. 引线孔;90nm CMOS技术主要版图设计规则 ;第二章 集成电路制作工艺;2.3.2 SOI CMOS基本工艺;SOI CMOS结构 ;SOI MOSFET的性能 ;形成SOI 硅片的基本工艺 (1);形成SOI 硅片的基本工艺 (2);形成SOI 硅片的基本工艺 (3);137;Smart cut流程; 基于台面隔离的SOI CMOS基本工艺流程 ;140;SOI CMOS的优越性 ;SOI技术实现三维立体集成 ;SOI CMOS反相器结构; SOI 与体硅CMOS性能比较;抑制闩锁效应：;本节总结;集成电路原理与设计;MOS;MOS等效电路;CMOS数字电路;MOSFET的输入特性曲线;MOSFET输出特性曲线;MOS电路;RC 网络;MOS器件;MOS晶体管阈值电压分析;NMOS开关模型;阈值电压;1、阈值电压公式(假设NMOS源端和衬底接地) ;体效应：对阈值电压的影响;衬底偏压VBS对阈值影响;体效应对阈值电压的影响;不同衬底掺杂浓度下，衬底偏压引起阈值电压的变化;The Body