微電子學概論知識點

1、名師整理精華知識點1什么是微電子學答：微電子學作為電子學的一門分支科學，主要是研究電子或離子在固體材料中的運動規(guī)律及其應用，并利用它實現(xiàn)信號處理功能的科學。2什么叫集成電路？答：Integrated Circuit，縮寫 IC通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按 照一定的電路互連，集成”在一塊半導體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個外殼內(nèi)，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能3集成電路的分類：按器件結(jié)構(gòu)類型分類：雙極集成電路，金屬-氧化物-半導體（MOS）集成電路，雙極-MOS（BiMOS）集成電路按集成電路規(guī)模分類小規(guī)模集成電路（Small Scale IC，S

2、SI）中規(guī)模集成電路（Medium Scale IC，MSI）大規(guī)模集成電路（Large Scale IC，LSI）超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale IC ，VLSI）特大規(guī)模集成電路（Ultra Large Scale IC，ULSI） 巨大規(guī)模集成電路（Gigantic Scale IC，GSI）按結(jié)構(gòu)形式的分類：單片集成電路，混合集成電路（厚膜集成電路、薄膜集成電路） 按電路功能分類：數(shù)字集成電路，模擬集成電路，數(shù)?；旌霞呻娐?微電子學的特點答：（1）、微電子學是一門綜合性很強的邊緣學科涉及了固體物理學、量子力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、材料科學、電子線路、信號處理、計算

3、機輔助設(shè)計、測試與加工、圖論、化學等多個學科（2）、微電子學是一門發(fā)展極為迅速的學科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微 電子學發(fā)展的方向（3）、微電子學的滲透性極強，它可以是與其他學科結(jié)合而誕生出一系列新的交叉學科， 例如微機電系統(tǒng)（MEMS）、生物芯片等5半導體及其基本特征是什么？導體：自然界中很容易導電的物質(zhì)稱為導體絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導電，稱為絕緣體，半導體：另有一類物質(zhì)的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體固體材料：超導體：大于106（二cm）-1導 體：106104（cm）-1半導體:10410-10（cm）-1絕緣體：小于10-10（ I】cm）-1半導體的導電機理不同

4、于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點：（基本特征）1、在純凈的半導體材料中，電導率隨溫度的上升而指數(shù)增加；2、半導體中雜質(zhì)的種類和數(shù)量決定著半導體的電導率，而且在重摻雜情況，溫度對電導率 的影響較弱；3、在半導體中可以實現(xiàn)非均勻摻雜；4、光的輻照、高能電子等的注入可以影響半導體的電導率。6、光刻與刻蝕技術(shù)光刻步驟詳述硅片對準，曝光每個視場對準曝光強度1刊niJ/cni:曝光后烘烤（PEB） J 10 min, 100 °C顯影土 3060 s .'打浸泡顯形或噴霧顯彫-fcjr(-J2jcvlouis十法顯弟III C 吐顯影檢查二缺陷、 玷污、關(guān)鍵尺寸、 對準精度等，

5、不合 格則去膠返工。7、集成電路的設(shè)計流程版圖幾何設(shè)計規(guī)則和電學規(guī)則檢査網(wǎng)表一致性檢 査和后仿真最終咸圖數(shù)據(jù) 與測試向量工藝模擬誠版與耳丈流片T J i計算機輔助 測試生產(chǎn)定型8集成電路的設(shè)計規(guī)則和全定制方法什么是可測性設(shè)計？在盡可能少地增加附加引線腳和附加電路，并使芯片性能損失最小的 情況下，滿足電路可控制性和可觀察性的要求9、微機電系統(tǒng)的基本概念答：從廣義上講， MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電 路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機電系統(tǒng)MEMS的分類（1）、微傳感器：? 機械類：力學、力矩、加速度、速度、角速度（陀螺）、位置、流量傳感器? 磁學類：磁通計、磁

6、場計? 熱學類：溫度計? 化學類：氣體成分、濕度、 PH值和離子濃度傳感器? 生物學類：DNA芯片（2）、微執(zhí)行器：微馬達、微齒輪、微泵、微閥門、微開關(guān)、微噴射器、微揚聲器、微諧振器等（3）、微型構(gòu)件：微膜、微梁、微探針、微齒輪、微彈簧、微腔、微溝道、微錐體、微軸、 微連桿等（4）、微機械光學器件：微鏡陣列、微光掃描器、微光閥、微斬光器、微干涉儀、微光開關(guān)、微可變焦透鏡、微外腔激光器、光編碼器等（5） 、真空微電子器件：它是微電子技術(shù)、MEMS技術(shù)和真空電子學發(fā)展的產(chǎn)物，具有極快的開關(guān)速度、非常好的抗輻照能力和極佳的溫度特性。主要包括場發(fā)射顯示器、場發(fā)射照明器件、真空微電子毫米波器件、真空微電

7、子傳感器等（6）、電力電子器件：包括利用 MEMS技術(shù)制作的垂直導電型 MOS（VMOS）器件、V型槽 垂直導電型MOS（VVMOS）器件等各類高壓大電流器件10、IC Package （ IC 的封裝形式）IC Package種類很多，按以下標準分類：1、依IC晶片數(shù)目：SCP（Single Chip Packages）MCM （Multi-chip Chip Mudule）2、按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝、裸片3、按照和PCB板連接方式分為：PTH 封裝和SMT封裝4按照圭寸裝外型可分為：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等；11、 摩爾定律：

8、集成電路的集成度每三年增長四倍，特征尺寸每三年縮小.2 倍 按比例縮小定律：為保持晶體管的性能，晶體管的尺寸縮小應當遵循等比例縮小原則。恒定電場規(guī)律，簡稱CE律：等比例縮小器件的縱向、橫向尺寸，以增加跨導和減少負載電容，提高集成電路的性能；電源電壓也要縮小相同的倍數(shù)恒定電壓等比例縮小規(guī)律 （簡稱CV律）：1保持電源電壓 Vds和閾值電壓 Vth不變，對其它 參數(shù)進行等比例縮小；2、按CV律縮小后對電路性能的提高遠不如CE律，而且采用 CV律會使溝道內(nèi)的電場大大增強；3、cv律一般只適用于溝道長度大于仆m的器件，它不適用于溝道長度較短的器件。準恒定電場等比例縮小規(guī)則，縮寫為QCE律：1、CE律和

9、CV律的折中，世紀采用的最多2隨著器件尺寸的進一步縮小，強電場、高功耗以及功耗密度等引起的各種問題限制了按 CV律進一步縮小的規(guī)則，電源電壓必須降低。 同時又為了不使閾值電壓太低而影響電路的性能，實際上電源電壓降低的比例通常小于器件尺寸的縮小比例3器件尺寸將縮小 M咅，而電源電壓則只變?yōu)樵瓉淼模?.倍12、微電子技術(shù)發(fā)展的趨勢1、由集成電路(IC)向集成系統(tǒng)(IS)轉(zhuǎn)變一一微系統(tǒng)兩重含義狹義：信息系統(tǒng)的芯片集成，即片上系統(tǒng)，或Systemon-a-Chip(SOC)廣義：微系統(tǒng)，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)、微光機電系統(tǒng)(MOEMS)，等2、 由微電子學向納電子學轉(zhuǎn)變一一納電子學兩重意義狹義上：

10、納器件，包括延伸MOS結(jié)構(gòu)的物理限制和尋找 MOS 的繼承器件廣義上：納系統(tǒng)，如分子、量子、生物(DNA)電子學等計算系統(tǒng)3、 More Moore ”比例縮小(Scaling)幾何Sealing:繼續(xù)縮小片上邏輯記憶存儲功能在水平、垂直方向的物理特征尺寸，以求持續(xù)改善密度、性能和可靠性等價Scaling:影響芯片電學性能的三維器件結(jié)構(gòu)改善、其它非幾何工藝技術(shù)、新材料4、 More than Moore ”能多樣化(Functional Diversification)不必Scali ng而提高附加值方法：如對非數(shù)字功能的 RF通信、 功率控制、片上無源元件、傳感器/執(zhí)行器(MEMS)等異質(zhì)集成：由PCB系統(tǒng)板級集成移植為 SOC或SIP5、Beyond CMOS