集成电路技术及应用.共40页文档
超大规模集成电路.pptx
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1）P阱CMOS集成电路工艺过程简介
一、硅片制备 二、前部工序
Mask 掩膜版
CHIP
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• 掩膜1： P阱光刻
Si-衬底
P-well
具体步骤如下： 1．生长二氧化硅：
SiO2
Si-衬底
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2．P阱光刻： 涂胶、掩膜对准、曝光、显影、刻蚀
§1 双极型（NPN）集成电路工艺 (典型的PN结隔离工艺)
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思考题
1.与分立器件工艺有什么不同？ 2.埋层的作用是什么？ 3.需要几块光刻掩膜版(mask)? 4.每块掩膜版的作用是什么？ 5.器件之间是如何隔离的？ 6.器件的电极是如何引出的？
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1.衬底准备 2.第一次光刻——N+隐埋层扩散孔光刻
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1.P阱CMOS工艺
P阱CMOS工艺以N型单晶硅为衬底， 在其上制作P阱。NMOS管做在P阱内， PMOS管做在N型衬底上。
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P阱CMOS工艺
电连接时，P阱接最负电位，N衬底接最正 电位，通过反向偏置的PN结实现PMOS器件和 NMOS器件之间的相互隔离。P阱CMOS芯片剖 面示意图见下图。
艺有时已不满足要求，双阱工艺应 运而生。
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双阱CMOS工艺
• 通常双阱CMOS工艺采用的原始材料是在 N+或P+衬底上外延一层轻掺杂的外延层， 然后用离子注入的方法同时制作N阱和P阱。
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双阱CMOS工艺
集成电路光刻工艺.pptx
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH
SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
OH
O-Si(CH3) 3
SiO2
+NH
O-Si(CH3) 33
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3
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曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线 曝光等。曝光时间、氮气释放、氧气、
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分步重复曝光光学原理图
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• （3）由于采用了逐步对准技术可补偿硅片尺寸的变化，提高了 对准精度。逐步对准的方法 也可以降低对硅片表面平整度的要 求。
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七、深紫外线曝光
• “深紫外光”大致定义为180nm到330nm间的光谱能量。它进一步分为三个光带：200nm到260nm；260nm 到285nm以及285nm到315nm。
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二、接近式曝光
接近式曝光是以牺牲分辨率来延长了掩膜版的寿命 大尺寸和小尺寸器件上同时保持线宽容限还有困难。另外，与 接触式曝光相比，接近式曝光的操作比较复杂。
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三、投影式曝光
避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长了 掩膜版的寿命。
掩膜版的尺寸可以比实际尺寸大得多，克 服了小图形制版的困难。
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二、光刻胶的感光机理
聚乙烯醇肉桂 酸酯 KPR胶的 光交联(聚合)
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1.负性胶由光产 生交联
常用负胶有聚肉桂酸 酯类、聚酯类和聚烃 类,
数字集成电路中的基本模块演示文稿
VDD C3
C0
C1
C2
C3
在预充电阶段（Ø＝0），传输管进位链中的所有中间节点都被预充电到
VDD，在求值阶段，当有输入进位且传播信号为PK为高电平，或进位产
设计生运算信功能号块（. 28GK）为高电平，节点CK放电
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• 棍棒图
数据通道版图由三排组织成位片式的单元组成:
Propagate/Generate Row
• 数据通路常常组织成位片式结构 • 每一个对一位进行操作——位片式
设计运算功能块. 7
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设计运算功能块. 8
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（二） 数据通路的特点：（它在很大程度上决定了整个系统的性 能） •规整性：（Bit-slice）优化版图
•局域性：（时间、空间，算子相邻布置）版图紧凑
设计运算功能块. 14
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加法器的反向特性
设计运算功能块. 15
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逐位(行波、串行)进位加法器
（1）结构：一个N位加法器可以通过把N个一位的全加器电路串联起来构成，第i 级的 Carry−out用来产生第i+1 级的 SUM和Carr y （2 ）特点：结构直观简单，运行速度慢，最坏情形下关键路径的
FA
FA
FA
FA
P0 G1
P0 G1
P2 G2
P3 G3
BP=P oP1P2P3
Ci,0
C o,0
Co,1
C o,2
FA
FA
FA
FA
C o,3
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例11.3 曼彻斯特进位链加法器中的进位旁路
P0
光波导理论
1.2.1 集成光学系统与离散光学器件(qìjiàn)系统的比较
? (1)光波在光波导中传播，光波容易控制(kòngzhì)和保持其能量。
? (2)集成化带来的稳固(wěngù)定位。
? (3) 器件尺寸和相互作用长度缩短；相关的电子器件的工作电
压也较低。
? (4) 功率密度高。沿波导传输的光被限制在狭小的局部空间，
平板波导几何光学分析 2012 年2月
集成光学(guāngxué)主要应—用—（光三纤）传感
? 光纤传感器具有抗电磁干扰和原子(yuánzǐ)辐射、重量轻、
体积小、绝缘(juéyuán)、耐高温、耐腐蚀等众多优异的性
能，能够对应变、压力、温度、振动、声场、折
射率、加速度、电压、气体等各种参数进行精确
多样，研究开发中
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平板波基导本几平何光面学工分艺析 ，已2成012熟年2月
§1.3 集成光学(guāngxué)的发展和现状
1.3.1 发展(fāzhǎn)简史
1962 年开发(kāifā)出了第一个半导体同质结激光二极管，但其效率
较低，阈值电流较大，不能在室温下连续工作。
1967 年异质结外延生长技术的出现，拉开了半导体激光器实 用化的序幕 。
器、窄带响应集成光电探测器、路由选择
的波长变换器、快速响应光开关矩阵、低 损耗多址波导分束器等。
第十二页，共40页。平板波Leabharlann 几何光学分析2012 年2月
集成光学主要(zhǔyào)应用—（—二光）子(guāngzǐ)
? 光子(guāngzǐ)计算机：
光子计算机是一种全新的计算机，是以光子作为主要的信息载
导致较高的功率密度，容易达到必要的器件工作阈值和利用非
太赫兹检测技术
THz成像所依据的基本原理是:透过成像样品(或从样品反射)的THz电磁波的强度和相位包含了样品复介电函数的空间分布。将透射THz电磁波的强度和相位的二维信息记录下来，并经过适当的处理和分析，就能得到样品的THz图像。
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THz成像系统的构成和工作原理与THz时域谱测试系统相似。THz波被聚焦元件聚焦到样品的某一点上，收集元件则将透过样品(或从样品反射)的THz波收集后聚焦到THz探测元件上。THz探测元件将含有位置信息的THz信号转化为相应的电信号，图像处理单元将此信号转换为图像。利用反射扫描或透射扫描都可以成像，主要取决于成像样品及成像系统的性质。THz成像系统的构成如图所示。
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Materials and Methods
1.Patients and Specimen PreparationFrom 22 nonconsecutive female patients( mean age 59 years; range,39-80 years) undergoing either wide local excision or mastectomy(乳房切除术）.Samples-freshTwo samples that had been fixed in formalin.2.Imagge Acquisition
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（2）利用时域谱的应用研究：对于太赫兹波与物质的相互作用，通过振幅和相位变化的测量，可以表征固体、液体和气体材料的电子、晶格振动和化学成分等性质。可以研究材料的吸收系数、折射率、介电常数、频移等性质。许多对可见光不透明而对X光完全透明的材料，可以用太赫兹波进行测量。（3）利用THZ波能够多种非金属和非极性材料的特性。
拉扎维模拟CMOS集成电路设计作业答案中文共40页文档
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
拉扎维模拟CMOS集成电路设计作业答 案中文
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
集成电路应用基础
集成电路应用基础
集成电路应用基础是一门学科，主要介绍集成电路的基本概念、原理和应用。
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能的微型电子部件。
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等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。
集成电路应用基础的主要内容包括集成电路的基本原理、设计方法、制造工艺、测试技术以及集成电路的应用等。
其中，集成电路的基本原理包括PN 结、晶体管、放大器等基本电子器件的工作原理；设计方法包括集成电路的设计流程、版图绘制、性能分析等；制造工艺包括晶圆制备、薄膜制备、掺杂、刻蚀、金属化等工艺流程；测试技术包括集成电路的电学性能测试、可靠性测试等；应用则涵盖了数字电路、模拟电路、射频电路、功率电路等多个领域。
此外，集成电路应用基础还包括了集成电路的可靠性分析和失效分析等相关内容，这些内容对于理解和应用集成电路非常重要。
总结来说，集成电路应用基础是一门介绍集成电路的基本概念、原理和应用的学科，它涵盖了集成电路的基本原理、设计方法、制造工艺、测试技术以及应用等多个方面。
通过学习这门学科，人们可以更好地理解集成电路的工作原理和应用，为进一步研究和应用集成电路打下基础。
摩尔定律与集成电路
从摩尔定律看集成电路所谓摩尔定律，就是指当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻一倍以上。
它是由英特尔公司创始人之一戈登·摩尔提出来的。
这一定律揭示了信息技术进步的速度。
尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪，摩尔定律仍应该被认为是观测或推测，而不是一个物理或自然法。
预计定律将持续到至少2015年或2020年。
然而，2010年国际半导体技术发展路线图的更新增长已经放缓在2013年年底，之后的时间里晶体管数量密度预计只会每三年翻一番。
1965年4月19日，《电子学》杂志（Electronics Magazine）第114页发表了摩尔（时任仙童半导体公司工程师）撰写的文章〈让集成电路填满更多的组件〉，文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。
1975年，摩尔在IEEE国际电子组件大会上提交了一篇论文，根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正，把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”，而现在普遍流行的说法是“每18个月增加一倍”。
但1997年9月，摩尔在接受一次采访时声明，他从来没有说过“每18个月增加一倍”，而且SEMATECH路线图跟随24个月的周期。
大抵而言，若在相同面积的晶圆下生产同样规格的IC，随着制程技术的进步，每隔一年半，IC产出量就可增加一倍，换算为成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。
就摩尔定律延伸，IC技术每隔一年半推进一个世代。
摩尔定律是简单评估半导体技术进展的经验法则，其重要的意义在于长期而言，IC制程技术是以一直线的方式向前推展，使得IC产品能持续降低成本，提升性能，增加功能。
1998年时，台积电董事长张忠谋曾表示，摩尔定律在过去30年相当有效，未来10到15年应依然适用。
但最新的一项研究发现，摩尔定律的时代将会退出，因为研究和实验室的成本需求十分高昂，而有财力投资在创建和维护芯片工厂的企业很少。