微电子电路 microelectronic circuit 标准 sedra著作共64页文档
微电子
（本页内容需理解）
扩散（掌握）
• 扩散是在较高的温度下，杂质原子能够克服阻力进
入半导体，并在其中缓慢运动。扩散总是使杂质从 浓度高的地方向浓度低的地方运动。
• 替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位置：
Ⅲ、Ⅴ族元素
• 间隙式扩散：杂质离子位于晶格间隙(应避免) ：
Na、K、Fe、Cu、Au 等元素
当施主数量大于受主时，半导体是n型的；反之，半 导体是p型的。
（本页内容需掌握）
（知道）
电导率（conductivity）电阻率（resistivity）
半导体的电导率（电阻率）与载流子浓度 (concentration )（掺杂浓度）和迁移率(mobility )有 关。
迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场
BiMOS技术便是把双极器件和CMOS 器件同时 集成在同一芯片上，取长补短，集中了双极晶体管
和CMOS器件的优点。在BiMOS技术中，利用CMOS 器件制作高集成度、低功耗的部分，而利用双极器件 制作输入和输出部分或者高速部分。
第四章
集成电路工艺
• 前工序 （掌握）集成电路中三大工艺技术：
图形转换：光刻与刻蚀 掺杂：扩散与离子注入、退火 制膜：氧化、CVD、PVD
场效应管 FET (field-effect-transistor)（掌握） 电压控制器件 “单极”晶体管：导电过程涉及一种载流子
绝缘栅型场效应晶体管 （Insulated Gate FET，IGFET） 又称：金属一绝缘体一半导体场效应晶体管 （Metal Insulator Semiconductor FET，MISFET） 又称：金属一氧化物一半导体场效应晶体管 （Metal Oxide Semiconductor FET，MOSFET）
微电子学概论 第三章 设计技术
Introduction to Microelectronics第三章设计技术§3.1 集成电路的分类§3.2 集成电路设计基础§3.3 集成电路设计方法33§3.4 集成电路设计验证技术§3.5 GaAs电路设计技术§3.6 集成电路设计技术的挑战36第三章设计技术Æ通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件，电阻、电容等无源器件，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，Æ随着集成电路集成度的不断提高以及工艺技术不断进步，设计方法面临着很大的挑战特别是技术的出现设计技术已经从“电路集成”发展到“系统集执行特定的电路或系统功能，称为集成电路（IC ）。
的挑战，特别是SoC 技术的出现，设计技术已经从电路集成发展到系统集成”。
传统的手工绘图、原理图输入等设计方法已经被替代，设计方法学和EDA 工具已经在集成电路设计中发挥着越来越大的作用，以保障设计成本和提高设计效率。
¦1952年5月，英国科学家G. W. Dummer第一次提出了集成电路的设想。
¦1958年德克萨斯仪器公司（TI）的Clair Kilby发明了集成电路，该电路在锗衬底上集成了12个器件，该发明获得了2000年诺贝尔物理学奖。
¦1965年Intel公司的创始人Gorden E. Moore提出了著名的摩尔定律：集成电路的集成度，即芯片上晶体管数目每隔18个月增加一倍或每3年翻两倍。
Æ40多年来，以动态存储器（DRAM）和Intel公司的微处理器为代表的两大类集成电路的规模几乎是准确按照摩尔定律发展。
ÆIC技术成为近50多年来发展最快的技术，以Intel公司的微处理器为例，1971年推出第一代四位微处理器产品4004，集成了2300只晶体管，采用10μm工艺实现，时钟频率为108kHz；2000年推出的Pentium 4微处理器，集成了4200万只晶体管，采用Pentium4微处理器集成了万只晶体管采用0.18 μm工艺，时钟频率为1.5GHz。
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
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集成电路的作用
§小型化 §价格急剧下降 §功耗降低 §故障率降低
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§其次，统计数据表明，发达国家在发 展过程中都有一条规律
Ø 集成电路（IC）产值的增长率（RIC）高于电子 工业产值的增长率（REI）
Ø 电子工业产值的增长率又高于GDP的增长率 （RGDP）
Ø 一般有一个近似的关系
▪ 杂质处于两种状态：中性态和离化态。 当处于离化态时，施主杂质向导带提供 电子成为正电中心；受主杂质向价带提 供空穴成为负电中心。
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按结构形式的分类
§单片集成电路：
Ø它是指电路中所有的元器件都制作 在同一块半导体基片上的集成电路
Ø在半导体集成电路中最常用的半导 体材料是硅，除此之外还有GaAs等
§混合集成电路：
Ø厚膜集成电路 Ø薄膜集成电路
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按电路功能分类
§数字集成电路(Digital IC)：它是指处理数字 信号的集成电路，即采用二进制方式进行数 字计算和逻辑函数运算的一类集成电路
（ b）单胞无需是基本的
晶体结构
§ 三维立方单胞
Ø 简立方、
体心立方、
面立方
固体材料的能带图
固体材料分成：超导体、导体、半导体、绝缘体
半导体的能带
▪ 本征激发
有效质量的意义
▪ 自由电子只受外力作用；半导体中的电子 不仅受到外力的作用，同时还受半导体内 部势场的作用
▪ 意义：有效质量概括了半导体内部势场的 作用，使得研究半导体中电子的运动规律 时更为简便（有效质量可由试验测定）
W. Schokley J. Bardeen W. Brattain
获得1956年 Nobel物理 奖
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《微电子与集成电路设计导论》第四章 半导体集成电路制造工艺
4.4.2 离子注入
图4.4.6 离子注入系统的原理示意图
图4.4.7 离子注入的高斯分布示意图
4.5 制技术 4.5.1 氧化
1. 二氧化硅的结构、性质和用途
图4.5.1 二氧化硅原子结构示意图
氧化物的主要作用： ➢ 器件介质层 ➢ 电学隔离层 ➢ 器件和栅氧的保护层 ➢ 表面钝化层 ➢ 掺杂阻挡层
F D C x
C为单位体积掺杂浓度，
C x
为x方向上的浓度梯度。
比例常数D为扩散系数，它是描述杂质在半导体中运动快慢的物理量， 它与扩散温度、杂质类型、衬底材料等有关；x为深度。
左下图所示如果硅片表面的杂质浓 度CS在整个扩散过程中始终不变， 这种方式称为恒定表面源扩散。
图4.4.1 扩散的方式
自然界中硅的含量 极为丰富，但不能 直接拿来用。因为 硅在自然界中都是 以化合物的形式存 在的。
图4.1.2 拉晶仪结构示意图
左图为在一个可抽真空的腔室内 置放一个由熔融石英制成的坩埚 ，调节好坩埚的位置，腔室回充 保护性气氛，将坩埚加热至 1500°C左右。化学方法蚀刻的籽 晶置于熔硅上方，然后降下来与 多晶熔料相接触。籽晶必须是严 格定向生长形成硅锭。
涂胶工艺的目的就是在晶圆表面建立薄的、均匀的、并且没有缺陷的光刻胶膜。
图4.2.4 动态旋转喷洒光刻胶示意图
3. 前烘
前烘是将光刻胶中的一部分溶剂蒸发掉。使光刻胶中溶剂缓慢、充分地挥发掉， 保持光刻胶干燥。
4. 对准和曝光
对准和曝光是把掩膜版上的图形转移到光刻胶上的关键步骤。
图4.2.5 光刻技术的示意图
图4.2.7 制版工艺流程
4.3 刻蚀
（1）湿法腐蚀
（2）干法腐蚀 ➢ 等离子体腐蚀 ➢ 溅射刻蚀 ➢ 反应离子刻蚀
数据传输中光耦对通讯速率的影响
数据传输中光耦对通讯速率的影响摘要本文通过实验室测得的大量数据，来说明在485通讯中光耦器件及一些外围器件对485通讯速率的影响，为电路设计中对光耦选型提供一些参考意见及依据。
关键词通讯波特率；LTV-816D光耦；数据传输0 引言数据传输是现代通信过程中的一个重要环节，在数据传输过程中，不仅要求数据传输的准确率要高，而且要求速度快、连接过程简单。
并且对电路安全系数及抗干扰能力也提出了很高的要求，在这种现状下光耦就成了电路中常见的器件。
如何正确选择与电路需要相匹配的光耦是设计人员经常遇到的问题。
1 实际测试电路图及测试数据1）测试电路从以上测试数据看：在Rd一定的条件下，随着RL的增大，tr增大明显；td 在增大，但增大不明显；tf在减小，但减小不明显；te基本上无变化。
在RL一定的条件下，随着Rd的增大，tf、td、tr、te变化不大，且无规律（可能是读取数据的视觉误差所致）。
通讯位误差Δt 约等于（tf + td +tr - te）；由此可见提高通讯速率最有效的方法就是尽可能地减小RL。
2 以光耦LTV-816D为例，介绍如何进行电路参数选配光藕LTV-816D数据手册中的测试曲线图：从上图看常温下为保证低电平可靠有效应使IF尽可能大，Ic尽可能小。
一般I/O电平在0.6Vcc时为高电平，0.2Vcc以下为低电平，为使3.3V系统低电平的可靠有效，低电平值应不大于0.4V，从图上看IF比较合适的取值在2.5mA～3.5mA时Ic应不大于3mA。
从上图看在IF一定的条件下外界温度越低VF越大；在外界温度一定的条件下IF越大VF越大。
常温下IF = 2.5mA～3.5mA，VF约为1.1V，对3.3V系统限流电阻Rd为630Ω～880Ω，取Rd为820Ω，则IF在全温度范围内为2.56 mA～2.93mA，常温下为2.683mA；对5V系统限流电阻Rd为1.11KΩ～1.5KΩ，取Rd为1.2KΩ，则IF在全温度范围内为2.56mA～3.42mA，常温下为3.25mA。
微电子电路英文版(Adel S.Sedra) 第1章
Microelectronic Circuits - Fifth Edition
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Copyright © 2004 by Oxford University Press, Inc.
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Figure 1.11 (a) A voltage amplifier fed with a signal vI(t) and connected to a load resistance RL. (b) Transfer characteristic of a linear voltage amplifier with voltage gain Av.
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Figure 1.13 An amplifier transfer characteristic that is linear except for output saturation.
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Figure 1.12 An amplifier that requires two dc supplies (shown as batteries) for operation.
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浅析微电子电路的校准技术和自动测试
浅析微电子电路的校准技术和自动测试郭松梅【摘要】With theprogress of society, whether it is a large plant or electrical equipment everyday household appliances will be used to microelectronic circuit technology,microelectronic circuit is a semiconductor device in a variety of high-tech electronic technology-based integrated circuits,having small size,light weight,high reliability,work fast and many other features.To ensure the quality of microelectronic circuits having electrical,and we must be rigorous testing,quality control so as to achieve its objectives.To ensure the safety and reliability of electrical equipment in microelectronic circuits, this paper mainly for microelectronic circuit technology calibration and automated testing techniques have been studied. The paper is divided into five parts: The first part of the introduction of microelectronic circuits were introduced;second microelectronic circuit section analyzes the importance of the study;the third part describes the detection method microelectronic circuit;the fourth part explores the specific methods microelectronic circuit test and calibration;the fifth part of the paper are summarized.At the same time we also hope that through this research to better promote the development of China's microelectronics electrical equipment, promote the progress of China's microelectronics technology.%随着社会的不断进步，无论是工厂的大型电器设备还是日常生活的家用电器都会使用到微电子电路技术，微电子电路是一种以多种半导体器件为基础的高新电子技术集成电路，其具有体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快等多种特点。