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1、第三章 大规模集成电路基础3. 1半导体集成电路概述集成电路（Intergrated Circuit，IC）芯片（Chip, Die）硅片（Wafer）集成电路的成品率：Y=硅片上好的芯片数硅片上总的芯片数100%成品率的检测，决定工艺的稳定性，成 品率对集成电路厂家很重要集成电路发展的原动力：不断提高的性能/价格比集成电路发展的特点：性能提高、价格降低集成电路的性能指标：集成度速度、功耗特征尺寸可靠性主要途径：缩小器件的特征尺寸增大硅片面积功耗 延迟积集成电路的关键技术：光刻技术(DUV)缩小尺寸：0.250.18mm增大硅片：8英寸12英寸亚0.1mm：一系列的挑战，亚50nm：关键问题尚
2、未解决新的光刻技术：EUVSCAPEL(Bell Lab.的E-Beam)X-ray集成电路的制造过程：设计 工艺加工 测试 封装定义电路的输入输出（电路指标、性能 ） 原理电路设计电路模拟(SPICE)布局(Layout)考虑寄生因素后的再模拟原型电路制备测试、评测产品工艺问题定义问题不符合不符合集成电路产业的发展趋势：独立的设计公司（Design House）独立的制造厂家（标准的Foundary）集成电路类型：数字集成电路、模拟集成电路数字集成电路基本单元：开关管、反相器、组合逻辑门模拟集成电路基本单元：放大器、电流源、电流镜、转换器等3.2 双极集成电路基础有源元件：双极晶体管无源元件
3、：电阻、电容、电感等双极数字集成电路基本单元：逻辑门电路双极逻辑门电路类型：4电阻-晶体管逻辑 (RTL)4二极管-晶体管逻辑 (DTL)4晶体管-晶体管逻辑 (TTL)4集成注入逻辑 (I2L)4发射极耦合逻辑 (ECL)双极模拟集成电路一般分为：线性电路（输入与输出呈线性关系）非线性电路接口电路：如A/D、D/A、电平位移电路等3.3 MOS集成电路基础基本电路结构：MOS器件结构基本电路结构：CMOS基本电路结构：CMOSMOS集成电路数字集成电路、模拟集成电路MOS 数字集成电路基本电路单元：CMOS开关CMOS反相器INOUTCMOS开关WWVDDINOUTCMOS反相器VDDY A
4、1A2与非门：Y=A1A23.4 影响集成电路性能的因素和发展趋势 有源器件 无源器件 隔离区 互连线 钝化保护层 寄生效应：电容、有源器件 、电阻、电感3.4 影响集成电路性能的因素和发展趋势器件的门延迟：迁移率沟道长度电路的互连延迟：线电阻（线尺寸、电阻率）线电容（介电常数、面积）途径：提高迁移率，如GeSi材料减小沟道长度互连的类别：芯片内互连、芯片间互连长线互连(Global)中等线互连短线互连(Local)门延迟时间与沟到长度的关系减小互连的途径：增加互连层数增大互连线截面Cu互连、Low K介质多芯片模块（MCM）系统芯片（System on a chip）减小特征尺寸、提高集成度
5、、Cu互连、系统优化设计、SOC集成电 路芯片 中金属 互连线 所占的 面积与 电路规 模的关 系曲线 互连线宽与互连线延迟的关系互连技术与器件特征尺寸的缩小 （资料来源：Solidstate Technology Oct.,1998）集成电路中的材料小结：Bipolar： 基区(Base)，基区宽度Wb 发射区(Emitter) 收集区(Collector) NPN，PNP 共发射极特性曲线 放大倍数、 特征频率fT小结：MOS 沟道区(Channel)，沟道长度L，沟道宽度W 栅极(Gate) 源区/源极(Source) 漏区/漏极(Drain) NMOS、PMOS、CMOS 阈值电压Vt，击穿电压 特性曲线、转移特性曲线 泄漏电流(截止电流)、驱动电流(导通电流)小结：器件结构 双极器件的纵向截面结构、俯视结构 CMOS器件的纵向截面结构、俯视结构 CMOS反相器的工作原理 IC：有源器件、无源器件、隔离区、互 连线、钝化保护层作 业 画出CMOS反相器的截面图 和俯视图 画出双极晶体管的截面图
