集成电路概论范文
时间：2023-11-21 17:41:10
集成电路概论范文第1篇
关键词：项目教学法；概论性课程；教学改革；集成电路；信号完整性
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0166-02
The Research for the Introduction Course Based on the Project-Based Pedagogy ― In "An Introduction to Integrated Circuits" Case
YANG Ling-ling1，3， XIE Xing2， SUN Ling3， SUN Hai-yan3
（1.Xinglin College， Nantong University， Nantong 226019， China； 2.Engineering Training Center， Nantong 226019， China； 3. Jiangsu Key Laboratory of ASIC Design， Nantong University， Nantong 226019， China）
Abstract： In view of the problems arising from the teaching process of the introduction course， this article， based on the project-based pedagogy， proposes education reforms in an introduction for integrated course. At the same time， combined with teaching for the signal integrity of the integrated package ，the application of the project-based pedagogy is analyzed and explored.In summary， the results shows that it is useful to improve the abilities of understanding and the innovating greatly for students，which also enhance the quality of teaching，by using he project-based pedagogy in teaching of the introduction course.
Key words： project-based pedagogy； introduction course； teaching reform； integrity circuit； signal integrity
概性课程一般设置在新生入学之初，引导新生正确认识和理解专业的性质、特点以及在社会发展中的作用。《集成电路概论》课程，作为集成电路设计与集成系统专业的一门概论性课程，可引导新生正确认识和理解本专业的性质以及今后在社会发展中的作用，为学生较好的开展后续的专业课程的学习，打下良好的基础。同时可帮助学生提早进入专业的学习中，掌握基本概念及术语，激发学生的学习主动性和创新精神，提高教学质量和学生的综合素质[1][2]。因此如何提高学生的学习兴趣，提高课堂的教学效果，一直是我们教师所关注的重点[3]。
1 教学现状
1.1教学对象知识匮乏
概论性课程的教授对象一般是刚进入大学校门的大一新生，对于专业知识的了解与掌握基本为零。而集成电路概论课程，研究内容较庞杂，包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点，技术术语及基本概念较多。因此，对于知识基础匮乏的大一新生来学习这样一门课程，存在一定的难度。
1.2教学内容庞杂、陈旧
集成电路概论课程的教学内容主要选自教材，研究内容较多，包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点，技术术语及基本概念较多。对于这些抽象与复杂的知识点，大一新生这样一类特殊的授课对象，很难去很好地理解与掌握。其次书本教材中的教学内容与专业前沿及实际应用涉及较少。例如对于集成电路封装特性分析这一知识点，书本仅仅去介绍封装热分析，电特性分析，而现在随着封装研究的不断深入，封装中的电磁特性已成为必不可少的分析热点之一。如果我们单纯只去按照书本来讲解，使得教学内容与现在实际前沿分析热点脱节，无法使学生获得最新的知识，也就很难培养他们的创新理念，失去了开设概论课程的最终意义。
1.3教学方法过于单一
现在集成电路概论课程主要还是以教师为中心的课堂讲解的教学模式。这种教学方法一方面很难使得学生去理解与掌握抽象的理论知识；另一方面，学生一直处于接收状态，扼杀了学生的创新意识和创新思维，不能调动学生的学习主观能动性[4][5]。
2 教学改革方案
传统的教学方法存在一些问题，我们可以采用项目教学法。它是指紧扣教学大纲以及课堂教学的目标和要求，学生围绕某个具体的学习项目而进行的一个教学活动。教学中充分选择并利用最优化的教学资源，在学习中让学生完全参与进来，实践体验、消化吸收和探索创新，从而提高学生的学习兴趣[6]。
项目教学方法主要可分为项目选择与设计、计划制定与实施、作品提交与交流和总结评价四个大的方面[7]。根据项目教学法的实施步骤，结合实际的概论性课程的教学研究，可分析如下。
2.1项目选择与设计
项目选择与设计即分析与整个课程教学内容，选择与确定项目任务；概论性课程教学内容知识点庞杂，且复杂与抽象。大一新生这样一类特殊的授课对象，很难很好去理解与掌握。因此我们在选择内容上既要考虑教学目标，以书本知识为依据，又要考虑教学效果，从与我们生活比较相关的内容着手，给学生一定的创新空间和求知欲。
2.2计划制定与实施
根据设定的教学项目，确定教学步骤和教学程序。按照小组形式，根据项目内容以及实施计划方案，有条不紊地开展教学活动。此过程中，小组成员之间可相互讨论交流，也可向老师咨询，从而顺利完成项目；
2.3 作品提交与交流
每组对于自己的研究内容，可以多种形式呈现，比如：PPT总结、实物制作、动画以及实物等等。同时对于作品，可以加入提问环节，相互交流，以达到教学基本目标。
2.4 总结评价
考核评估，我们以学生的能力为中心，先由学生对自己的工作自我评估，再由每组组员进行相互的评分，最终教师进行总结优缺点，进行最终的考核。
3 项目教学法应用于集成电路概论课程教学的设计实例
项目教学法以学生为主体，以项目选取为关键，在项目教学过程中把书本的教学内容融入到项目中，通过独立思考、交流等教学形式，同时以学生的能力为评价体系的评价方式[8]。本文，以《集成电路概论》课程中集成电路封装一章的教学为实例，结合实际的教学条件，设计一个项目教学法的教学案例，如下图1所示。图1中主要阐述了项目教学法应用于集成电路概论课程教学中的主要流程，可具体分析如下。
3.1选择教学内容（项目内容）
确立具体项目，得对实际的教学条件进行分析。南通大学江苏省专用集成电路设计实验室拥有一整套ANSYS封装设计与分析软件，如ANSYS Designer SI 、ANSYS SIwave以及ANSYS HFSS等，本项目可选择封装信号完整性一部分的内容，借助于软件的设计与仿真分析，帮助学生从抽象到具体，更好地掌握封装知识。
3.2制定与实施具体教学计划
首先将班级同学进行分组，确立各组的研究内容以及要求；第二部分教师讲解，包括信号完整性基本知识的讲解以及借助软件的仿真演示；第三部分学生通过多种途径收集各自课题的资料，进行整理和归纳，同时借助于软件学会去进行仿真分析，这个过程不但使得学生对于封装知识有了一个较为全面的认识，同时还使得学生对软件的基本使用有了基本了解，充分给出了学生大胆实践，勇于创新的学习空间，在这个过程中教师也要多给学生指导学习思路，及时指导，增加学生的学习兴趣；
3.3成果展示
每组同学结合自己的研究内容，采用PPT结合软件仿真等形式，对于研究成果进行展示，同时老师及班级其他同学可进行提问与交流，让学生在交流展示中提高自己的应变能力，提高学生的成就感。
3.4考核评估
最后一部分考核评估，项目教学法的考核核心以能力为中心。教师根据学生得成果展示质量以及回答问题的灵活应变能力，给这一部分的学习情况打分。通过这种考核方式，来激发学生的创新意识，从而鼓励学生做好下部分知识点的学习。
4 结
本文主要以集成电路概论课程教学为例，介绍了项目教学法在概论性课程中的应用与探索。分析了课程教学现状以及实际的教改方案，实际教学效果表明，引入项目教学法可以使得学生加深对一些抽象知识的理解与掌握，提高了学生的学习主动性，同时提升了灵活运用知识的能力。
参考文献：
[1] 苏春，张继文.美国里海大学“工程实践导论”新生研讨课的组织与实施[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2011（S2）.
[2] 杨景常.成功的“专业导论”课将影响学生的一生[J].高等教育研究，2007，23（1）.
[3]孙淑强.高校创新人才培养体系的构建[J].实验室研究与探索，2010（9）：163-165.
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[5]刘培生，王金兰，蒋娟娟.“微电子学概论”课程的教学改革探析[J].南通航运职业技术学院学报，2014（1）：109-112.
[6]赵晓蕾.项目教学法在《C语言程序设计》教学中的应用研究[J].教育时空，2015（10）：162，164.
[7]张兰芳.基于“项目教学法”的计算机基础教学及其评价[J].西南师范大学学报（自然科学版），2014[6]：245-248.
集成电路概论范文第2篇
在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。
2非微电子专业集成电路设计课程实践
根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容
1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。
2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。
3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。
4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。丰富的实践操作内容
1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。
2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。
3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制
1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。
2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。
3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。
3结语
随着传统集成电路设计和生产流程的改变，大多数芯片设计可以采用无生产线设计和代工厂生产的方式完成，这种流程为高校集成电路设计人才的培养提供了低成本的硬件环境。此外，随着我国对集成电路设计人才需求的逐年提高，在高校非微电子专业开设集成电路设计技术课程已经成为培养相关专业合格毕业生的必须。信息工程大学根据自身软硬件条件和学生具体专业情况，开设了集成电路设计技术相关理论和实践课程，经过两年的教学实践，取得良好的教学效果，培养了一批有着丰富专业技术知识的集成电路设计人才。
集成电路概论范文第3篇
[关键词]集成电路，布图设计，知识产权，集成电路保护法
集成电路是微电子技术的核心，是现代电子信息技术的基础。集成电路的应用极为广泛，计算机、通讯设备、家用电器等几乎所有的电子产品都离不开集成电路。自20 世纪后半叶以来，集成电路工业在许多国家的国民经济中发挥着越来越重要的作用。我国当前也十分重视集成电路工业的发展。
2000 年6 月27 日，国务院颁布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》提出：“集成电路设计产品视同软件产品，受知识产权方面的法律保护。”①但我国现在还没有类似《计算机软件保护条例》那样的单行法规用来保护集成电路设计产品。而利用现有的知识产权法律，是将集成电路设计产品作为作品用著作权法来保护，还是将之作为发明用专利法来保护？ 这个问题我国尚无明确规定，还需要根据集成电路设计产品的性质和特点，来确定其应适用的法律。
本文对集成电路设计产品的性质和特点进行分析，不仅符合我国当前大力发展集成电路工业及即将加入世界贸易组织的形势需要，也希望能为我国制订集成电路保护法提供一些立法参考。
一、集成电路布图设计的知识产权性质和特点
集成电路设计产品，指的是集成电路生产过程中的布图设计这一中间产品。布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，它的开发费用一般要占集成电路产品总投资的一半以上。不法厂商抄袭他人的布图设计，就能仿造出相同的集成电路产品，而其成本却比原开发者的少得多。这种抄袭行为严重损害了产品开发者的利益，而传统的物权法却对之束手无策。这是因为布图设计具有无形财产的性质特点，必须利用知识产权法予以保护。发达国家的立法部门出于对集成电路工业的关注，于20 世纪70 年代末开始研究对布图设计给予专有权的法律问题。20 世纪80 年代，美国、日本等集成电路工业发达的国家陆续颁布法律，保护布图设计权，将集成电路布图设计保护法作为知识产权法中的一个新的部门。20世纪90 年代中期，我国已开始起草集成电路布图设计保护法，但由于种种原因，至今尚未颁布。从目前的形势看，我国需要在知识产权法律体系中增加这部法规。布图设计是独立的知识产权客体，其性质和特点表现为以下方面：
（一） 布图设计是智力劳动的成果
集成电路（ Integrated Circuits） 英文简称IC ，也有人习惯将之称为芯片。通俗地说，集成电路就是一种电子电路产品，它的各种元件集成在一个固体材料中并作为一个整体单位来执行某种电子功能。这种电路高度集成地组合和联结若干电子元件，缩小电路的尺寸，加速电路的工作速度，降低电路成本和功耗。
集成电路布图设计，简称布图设计（Layout Design） ，是指集成电路中多个元件，其中至少有一个是有源元件和其部分或全部集成电路互连的三维配置，或者是为集成电路的制造而准备的这样的三维配置。②通俗地说，布图设计就是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的几何图形排列和连接的布局设计。
布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，设计工程师们根据集成电路所要执行的功能设计集成电路的结构。布图设计是艺术创造力与精密的电子工程技术融合的产物。在设计中，设计人员借助计算机模拟，把数以千万计的线路组成部分一而再、再而三地调整位置，安排这些线路的组合，使一个芯片中能包含更多的元件，具有更强大的功能，以求生产效率的最大化和芯片体积的最小化。在早期的集成电路生产中，布图设计被绘制在掩膜上。掩膜（Mask） 如同一张摄影底片，是将要置放到芯片中的线路的底片。布图设计固定在掩膜上，该掩膜就成为制造芯片的模版，是制造集成电路的中间产品。这种掩膜也曾是工业间谍千方百计想要窃取的目标。③随着科技的发展，目前的集成电路布图设计更多的是以编码方式储存于磁盘、磁带等介质生产集成电路已经有些过时了。
从上述布图设计的创作过程可以看出，布图设计是设计工程师们根据集成电路所要执行的功能而设计的集成电路的结构，它无疑是智力劳动的产物。
（二） 布图设计是无形的
布图设计是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的排列和连接的布局设计。布图设计可以固定在磁盘或掩膜上，也可以固定在集成电路产品中，但这些磁盘或集成电路只是它的物质载体，布图设计本身是无形的。这就如同作品可以固定在书本或磁盘上，而作品本身是无形的。布图设计的无形性特点，是它成为知识产权客体的主要原因。
布图设计虽然是无形的，但它也同其他无形财产一样，具有客观表现形式和可复制性。布图设计若要得到法律的保护，也必须具有一定的表现形式，必须固定于某种物质载体上，为人们感知，并可以复制。在集成电路产品的生产中，布图设计被固定于磁盘或掩膜中，并被大量复制于集成电路产品内。
（三） 布图设计具有创造性和实用性
布图设计只有具有创造性，才受法律保护。已颁布布图设计保护法的国家，一般均在其法律中兼采著作权法的创作性（原创性） 和专利法的创造性和新颖性的要求，又依据布图设计自身的特点而加以变化，确定布图设计的创造性要求。⑤受法律保护的布图设计，要求必须是设计人自己创作的，有自己的独特之处。此点借鉴著作权法的创作性要求。
同时，布图设计的创造性还要求，受法律保护的布图设计，与以往的布图设计相比，要有一定的进步性和新颖性。布图设计要应用于工业实践，若无进步性和新颖性，也就没有予以知识产权保护的必要。不过，布图设计的创造性和新颖性，不必达到专利法要求的标准，只要比以往的布图设计有一定的进步性和不同，就可以得到法律保护。这是因为，集成电路产品的更新换代表现为集成度的不断提高，在同样体积的芯片上布局更多的元件以增强功能、降低能耗。新的集成电路产品，不过是比原来的产品集成度高，不可能是前所未有的，也不大可能达到突出的实质性特点和显著的进步。所以，已颁布集成电路保护法的国家，均不直接采纳专利法中的创造性和新颖性的标准，而是降低要求，以适应实际情况。
集成电路是应用广泛的工业产品，布图设计是其生产过程的一个重要环节，是中间产品，布图设计的实用性是非常明显的。
（四） 布图设计是独立的知识产权客体
布图设计是独立的知识产权客体，有着自己的特点。因而，已颁布集成电路保护法的国家，基本上不引用著作权法或专利法来保护它，而是依据其特点，制订单行法规，将之作为独立的客体予以保护。
美国是当今世界上半导体工业最发达的国家，也是最先对集成电路布图设计予以立法保护的国家。1984 年美国颁布了《半导体芯片产品保护法》（“Protection of Semiconductor Chip Products Act”） ，并于1984 年11 月8 日起实施，确认了布图设计专有权。这部法律虽然作为《美国法典》第17 编（版权法） 的最后一章，即第9 章，但它实际上是一个独立的体系，既不属于版权法体系，也不属于专利法体系。布图设计权不是版权，而是作为与版权近似的一项独立的权利（copyright - like） ，受特殊保护（suigeneris potection） .⑥在美国1984 年《半导体芯片产品保护法》的影响下，日本于1985 年5 月31 日颁布了《半导体集成电路的线路布局法》。日本的这部法律在立法体例和内容上均与美国法相似，既不隶属于版权法，也不隶属于专利法，而是自成体例，以单行法规的形式出现。
二、布图设计与其他相关知识产权客体的比较
在众多的知识产权客体中，布图设计与发明、作品较为接近。但它也有与发明等不同的特性。从布图设计与其他相关知识产权客体的比较中，可以进一步分析布图设计的特点。
（一） 布图设计不同于发明
布图设计是科技领域中的一种智力劳动的成果，又直接应用于工业生产，在知识产权诸多客体中，它与发明最接近。但与发明不同的是，布图设计只是中间产品，是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，不具有独立的功能。因而，布图设计不能单独取得专利。
含有布图设计的集成电路产品，组装成能完成一定任务、具有特定功能的零件或设备产品，若具备专利法规定的发明的条件，可以作为发明获得专利。
在实践中之所以不将集成电路产品作为发明，用专利法来保护，原因在于：对集成电路产品而言，取得专利的条件过于严格，只有极少数的集成电路产品能获得专利，而绝大部分集成电路产品缺乏作为专利保护的发明所必需的创造性和新颖性。
集成电路产品的发展，基本表现在不断地提高集成度、节约材料、降低能耗上。现在的集成电路产品，由于工艺水平的提高，集成度越来越高，其体积和外形越来越小。虽然对于设计者来说，将几十万甚至上亿个元件布置在一小片半导体硅晶片上，要花费不少心血，但这种布图设计的创造性水平却不一定能达到专利法所要求的高度，集成度高未必就一定具备专利法上的创造性。在实践中，一些非常先进和尖端的集成电路产品也未能获得专利。
另外，在布图设计中，设计人员常常采用一些现成的单元电路进行组合。这些单元电路在实践中已为人们熟知，其中一些甚至已经是最优化设计，其表现形式是有限的、甚至是唯一的，要追求电路的最佳功能状态只能选择这些已经成型的单元电路，由现有的单元电路模块组合成的集成电路若作为组合发明去申请专利，则大多数难以达到专利法要求的取得意想不到的效果的条件。⑦
（二） 布图设计不同于作品
集成电路的布图设计图纸，可以依照著作权法作为产品设计图纸作品而受到保护。布图设计本身，却不同于作品。布图设计虽然有着与作品类似的创作性和可复制性的特点，但布图设计也有着不同于作品的特点。
布图设计与作品的区别主要有以下几点：
1. 布图设计的表现形式极为有限，而作品的表现形式则是丰富多采的。集成电路由一系列电子元件及连结这些元件的导线所组成，是执行一定电子功能的电路。基于其使用目的，其元件的布局、图形的大小，都由集成电路产品的电参数和生产工艺技术水平决定，因此布图设计的表现形式极为有限。若突破这些限制，由设计师任意发挥，则创作出的布图设计就没有工业实用性。这就不同于著作权法中的一般作品。一般作品是由语言、文字、图形或符号构成的，表现一定的思想。同一思想可以有多种表现形式，著作权法保护的就是思想的表现形式。因此，将有限表达形式的布图设计作为作品看待，显然是不妥的。⑧
2. 布图设计也不适宜直接用著作权法保护。集成电路是一种电子产品，布图设计是其产品制造中的一个环节，因而集成电路及其布图设计是一种纯功利主义的实用物，不符合著作权法关于保护对象的要求。若将布图设计归入绘画、雕塑等造型艺术类作品中，则违背了著作权法的原则。在实践中，美国有人就曾提议修改版权法将布图设计列入绘画和雕塑作品而被拒绝。⑨再者，布图设计不需要作品那样长的保护期。如果将布图设计作为作品来保护，则会因著作权法保护的期限过长而不利于集成电路产业的发展。而且，由于集成电路产品更新换代很快，过长的著作权保护期对之也不必要。另外，若将布图设计列入作品，则在集成电路工业实践中广泛利用的反向工程，就会因其是对作品的复制而被认定为侵权，这不利于集成电路工业的发展。
3. 布图设计不仅要具有创造性（原创性） ，还必须具有先进性和实用性，才能得到法律的保护。依照著作权法，有原创性的作品均受保护，哪怕这种创造性的分量十分微小。著作权法并不要求作品必须有先进性和新颖性。⑩而作为实用产品的集成电路及其布图设计，无先进性就无受保护的必要。
（三） 布图设计不同于技术秘密
含有布图设计的集成电路虽然是一种科技产品，有一定的布图设计技术，但该产品一旦出售，其布图设计就公开了，无法再作为技术秘密予以保护。因为无论采用何种封装技术，持有该集成电路产品的人都可用适当的方法了解和复制其内部的布图设计。
总之，布图设计因其自身具有的独特性，而成为一个独立的知识产权客体。
注释：
[①]《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》第50 条。
[②]参见世界知识产权组织《集成电路知识产权保护条约》第2 条。
[③]参见埃弗雷德·M·罗杰斯、朱迪思、K·拉森：《硅谷热》，范国鹰等译，经济科学出版社1985 年版，第13～27 页。
[④]参见邝心湖：《集成电路技术现状与展望》，《电子知识产权》1993年第期；Christie ，Andrew ， Integrated Circuits andTheir Contents ： International Protection ，London ：Sweet and Maxwell ，1996 ，p. 3.
[⑤]参见美国1984 年的《半导体芯片产品保护法》（“Protection of Semiconductor Chip products Act”） 、日本1985 年的《半导体集成电路的线路布局法》。
[⑥][⑨]See Christie ，Andrew ， Integrated Circuits and Their Contents ： International Protection ，London ： Sweet and Maxwell ，1996 ，p. 5 ，p. 3.
[⑦]参见郭禾：《试论我国集成电路的法律保护》， 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。
[⑧]参见刘春茂等：《中国民法学·知识产权》，中国人民公安大学出版社1997 年版，第27～28 页；郭禾：《试论我国集成电路的法律保护》， 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。
[⑩]参见德利娅·利普西克：《著作权与邻接权》，联合国教科文组织译，中国对外翻译出版公司2000 年版，第43～44 页。
[⑦][⑨]参见方美琪主编：《电子商务概论》，清华大学出版社1999 年版，第289 页，第294～295 页。
[⑧]参见陈建民：《网络服务者在什么情况下承担侵权责任》， 《电子知识产权》2000 年第5 期。
[10][13][14][27][28]参见薛虹：《网络时代的知识产权法》，法律出版社2000 年版，第270 页，第209～210 页，第270 页，第273页，第272 页。
[11]See White paper ， pp. 114～124.
[15]See DMCA ， art . 512.
[16]See DMCA ， art . 512 （i） .
[17]See DMCA ， art . 512 （a） .
[18]See DMCA ， art . 512 （b） .
[19]See DMCA ， art . 512 （c） .
[20]See DMCA ， art . 512 （d） .
[21]See DMCA ， art . 512 （e） .
[22]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 12～15.
[23]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 12.
[24]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 13.
[25]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 14.
[26]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 15.
[29][2000]C. T. L. R. ISSUE2NENS SECTION ：NATIONAL REPORTS N - 8.
[30]See Singapore E - Transaction Act （1998） ，sec. 3.
[32]参见《关于审理涉及计算机网络著作权纠纷案件法律适用若干问题的解释》第4条。
[33]参见《关于审理涉及计算机网络著作权纠纷案件法律适用若干问题的解释》第7条。
集成电路概论范文第4篇
【关键词】微电子；延伸领域；发展方向
1.引言
微电子技术是随着集成电路，尤其是大规模集成电路发展起来的一门新技术。微电子产业包括系统电路设计，器件物理，工艺技术，材料制备，自动测试及封装等一系列专门的技术的产业。微电子产业发展非常迅速，它已经渗透到了国民经济的各个领域，特别是以集成电路为关键技术的电子战和信息战都要依托于微电子产业。
微电子技术是微电子产业的核心，是在电子电路和系统的超小型化和微型化的过程中逐渐形成和发展起来的。微电子技术也是信息技术的基础和心脏，是当今发展最快的技术之一。近年来，微电子技术已经开始向相关行业渗透，形成新的研究领域。
2.微电子技术概述
2.1 认识微电子
微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此，学习微电子，认识微电子，使用微电子，发展微电子，是信息社会发展过程中，当代大学生所渴求的一个重要课程。
生活在当代的人们，没有不使用微电子技术产品的，如人们每天随身携带的手机；工作中使用的笔记本电脑，乘坐公交、地铁的IC卡，孩子玩的智能电子玩具，在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等，这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大，但你要看到它如何工作却相当难，例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片―它的名字叫存储器，是电脑的记忆部分，上面有许许多多小单元，它与神经细胞类似，这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一，再例如你手中的电话，将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你，就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方，甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S，即以光速进行传送，可实现双方及时通信。
“微电子”不是“微型的电子”，其完整的名字应该是“微型电子电路”，微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用，是使我们的社会高速信息化，并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。
2.2 微电子技术的基础材料――取之不尽的硅
位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料，硅的优点是工作温度高，可达200摄氏度；二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜，这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜，从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路，而氧化硅层又是一种很好的绝缘体，在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外，氧化硅膜还是一种很好的保护膜，它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展，简化了工艺程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。
2.3 集成电路的发展过程
20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题，制成了固体电路块―集成电路。从此，集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路，如图1所示。
图1 集成电路发展示意图
集成电路的分类方法很多，按领域可分为：通用集成电路和专用集成电路；按电路功能可分为：数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路；按器件结构可分为：MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路；按集成电路集成度可分为：小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。
随着微电子技术的发展，出现了集成电路（IC），集成电路是微电子学的研究对象，其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。
2.4 走进人们生活的微电子
IC卡，是现代微电子技术的结晶，是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡，它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器，它实际上具有微电脑功能，不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力，而且还具备其他逻辑处理能力，还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。
IC卡在人们工作生活中无处不在，广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面，例如：移动电话卡，付费电视卡，公交卡，地铁卡，电子钱包，识别卡，健康卡，门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。
随着IC技术的成熟，IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大，运算功能越来越强，保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别，资料（如电话号码、主要数据、密码等）存储，现金支付等功能已非难事，“手持一卡走遍天下”将会成为现实。
3.微电子技术发展的新领域
微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃，渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透，使得微电子出现了一些新领域。
3.1 微机电系统
MEMS（Micro-Electro-Mechanical systems）微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成，主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分，它融合多种微细加工技术，并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
当前，常用的制作MEMS器件的技术主要由三种：一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机械制造小机械，再利用小机械制造微机械的方法，可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人，微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件，它与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已成为目前MEMS的主流技术，第三种是以德国为代表的LIGA（即光刻，电铸如塑造）技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。
MEMS的应用领域十分广泛，在信息技术，航空航天，科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。
3.2 生物芯片
生物芯片（Bio chip）将微电子技术与生物科学相结合的产物，它以生物科学基础，利用生物体、生物组织或细胞功能，在固体芯片表面构建微分析单元，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维，不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合，采用微电子加工技术，在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化，对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。
3.3 纳米电子技术
在半导体领域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件，如：高电子迁移晶体管（HEMT），异质结双极晶体管（HBT），低阈值电流量子激光器等。
在半导体超薄层中，主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应，已在研制新器件时得到不同程度的应用。
（1）在FET中，采用异质结构，利用电子的量子限定效应，可使施主杂质与电子空间分离，从而消除了杂质散射，获得高电子迁移率，这种晶体管，在低场下有高跨度，工作频率，进入毫米波，有极好的噪声特性。
（2）利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路，不仅可以减小所需晶体管数目，还有利于实现低功耗和高速化。
（3）制成新型光探测器。在量子阱内，电子可形成多个能级，利用能级间跃迁，可制成红外线探测器。
利用量子线、量子点结构作激光器的有源区，比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中，当电子通过隧道结时，隧道势垒两侧的电位差发生变化，如果势垒的静电能量的变化比热能还大，那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理，可制作放大器件，振荡器件或存储器件。
量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。
4.微电子技术的主要研究方向
目前微电子技术正朝着三个方向发展。第一，继续增大晶圆尺寸并缩小特征尺寸。第二，集成电路向系统芯片（system on chip，SOC）方向发展。第三，微电子技术与其他领域相结合将产生新产业和新学科，如微机电系统和生物芯片。随着微电子学与其他学科的交叉日趋深入，相关的新现象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光电子集成技术也不断发展，这些研究的不断深入，彼此间的交叉融合，将是未来的研究方向。
参考文献
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集成电路概论范文第5篇
【关键词】微电子 特征 发展趋势 应用
随着科技的发展，微电子技术作为科技发展到一定阶段的产物对我们社会生产、生活等领域产生了极大的影响。微电子技术在生产领域中的应用有效地提高了生产效率。自从1947年发明晶体管，1958年第一块半导体集成电路的诞生，微电子技术经过近半世纪的高速发展，微电子技术既是基础，又是高科技。进入到21世纪，微电子技术是当展最快的技术之一，大大推动了航空航天技术，遥测传感技术，通信技术，计算机技术，网络技及家用电器产业的迅猛发展。同时，战争也由传统变为现代的电子战、信息战的高科技战争。
1 什么是微电子技术
微电子技术是在电子电路和电子系统的超小型化及微型化过程中逐渐形成和发展起来的，以集成电路为核心的电子技术。是由电路设计、工艺技术、检测技术、材料配置及物理组装等形成的技术体系。
2 微电子技术的特征
微电子技术是在传统的电子技术基础上发展起来的。之所以称之为“微电子”，顾名思义就是由于它是在微小的范畴内的一种先进技术，其特征是“四微”：
（1）它对信号的加工处理是在一种固体内的微^电子运动中实现的；
（2）它的工作范围是固体的微米级甚至晶格级微区；
（3）对信号的传递交换只在极微小的尺度内进行；
（4）它的容积很大，可以把一个电子功能部件，甚至一个子系统集成在一个微型芯片上。总之，微电子技术是指在几乎肉眼看不见的范围内进行工作的一种独特而神奇的特种技术。
3 微电子的发展趋势
当代微电子技术正在向着高集成度、高速、低功耗、低成本的方向发展。它的进步主要借助于以下几个方面：
3.1 制造工艺的改进
在制造工艺方面由最初的单层平面分布发展到后来的多层工艺（有多层高密度和多层多功能两种方式），以降低成本，增加功能。采用人工超晶格工艺（一种用人工控制晶体晶格大小制造晶体的新工艺），制造的器件叫超晶格半导体器件。这种器件的速度比硅半导体器件快10-100倍。使用敏感集成电路（在一块芯片上同时集成各种敏感元件及电路），可以缩小体积，降低成本，提高可靠性，增加功能。系统的集成方法将从二维结构向三维立体结构发展，这样会实现集成度的新突破，为集成电路的发展拓出一条新的可行之路。集成电路面世以来便以集成度每三年便翻两番的摩尔定律发展。
3.2 材料的更新
科学家正广泛地探索以新材料取代硅晶体的可行途径。随着微电子技术的高速发展，硅材料的局限性已逐步暴露出来。采用砷化镓、磷化铟等氧化物半导体材料和超导材料、金刚石材料制造集成电路，可以提高集成电路的开关速度、抗辐射能力和工作温度（金刚石集成电路可在500℃-700℃下正常工作）。2000年2月12日，德国埃森大学和汉诺威大学宣布联合研制成功在硅板上生长锗半导体，由此制成的集成电路其开关速度将大大快于硅集成电路。同时，采用在有机物原子的化学链中储存信息的技术所研制的“生物芯片”也取得了一些进展。
3.3 芯片尺寸的增大
芯片尺寸的增大可为集成度的提高提供物质基础，并且芯片尺寸越大，集成电路的平均成本越低。1998年，芯片尺寸已由原来的3-4英寸，增大到8-10英寸。目前已经达到12英寸。预计今后几年芯片的容量将达到令人震惊的程度，即一个芯片上可包含10亿个元件，其电路仅有几个原子那么薄。这必然会带来芯片功能密度和性能价格比的大幅度提高。
4 微电子技术发展需要突破的技术层次
（1）微细加工关键的加工工艺---光刻技术还是一个大问题。
（2）互连技术的可靠性问题还有待研究开发。
（3）新型器件结构新型材料体系还大有潜力刻挖。
5 微电子技术的广泛应用
微电子技术不仅使电子设备和系统的微型化成为可能，更重要的是它引起了电子设备和系统的设计、工艺、封装等的巨大变革。所有的传统元器件，如晶体管、电阻、连线等，都将以整体的形式互相连接，设计的出发点不再是单个元器件，而是整个系统或设备。
除了计算机以外，微电子技术在其他方面的应用也是相当广泛的。从通信卫星、军事雷达、无人机、信息高速公路，到程控电话、手机、GPS，从气象预报、遥感、遥测、医疗卫生、能源、交通，到环境工程、自动化生产、日常生活，各个领域无不渗透着微电子技术。
微电子技术对电子产品的消费者市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品层出不穷。而落户于各式各样的普及型产品之中，进入普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机以及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术，采用微电子技术的电子引擎监控系统、汽车安全防盗系统、现代汽车上有时甚至要有十几到几十个微处理器。
微电子技术发展日新月异，令人兴奋不已。它对我们工作、生活和生产的影响无法估量。
参考文献
[1]李净，唐红洁编著.第五章：新编现代科技概论[M].北京：中国政法大学出社，2008（11）.
[2]宗占国主编.第二章：微电子技术与计算机技术[M].北京：高等教育出版社，2008（05）.
作者单位
集成电路概论范文第6篇
关键词:教学创新 实践 创业
《电子线路》是一门实践性很强的学科,它应用于各行各业,传统教学方法已难以适应现代社会高速发展的需要,电子专业职业教育面临着严峻的挑战。
一、在教学中仍要贯穿思想教育
教学离不开教育,职业学校的教育思路“先成人后成才”正是体现了这一原则,实践证明这一思路是正确的。在教学中必须始终贯彻爱国主义教育、集体主义教育、中华传统美德教育、社会公德和职业道德教育等。受社会文化、家庭情况和自身素质的影响,职校毕业生就业观念呈多元化趋势,在《电子线路》教学过程中应注意培养学生的创业意识和创业技能,鼓励学生参与多种技能培训和考取技能合格证书,并结合课程的特点开展社会实践活动,如为社区修理电子产品、组织多种模拟实践等,这样一来既实现了个人价值与社会价值的完美结合,发挥自身潜能,又为社会做了贡献。
二、在教学内容上要实现结构更新
1、增加集成电路的分析
目前,电子产品的结构大都是以集成电路为核心,分立元件的数量大大降低,且集成规模不断扩大,新技术、新器件、新工艺不断涌现,而职业学校学生将来要直接面对社会,要求他们必须尽快适应新技术的发展和社会的进步,所以在学校里只有加强集成电路方面知识的学习,才能保证本课程的教学适应技术创新的基本要求,才能培养出实用型的技术人才。
2、增加器件外部特性和应用方面的分析
随着新器件的不断涌现、集成元件规模的不断扩大及功能逐步完善,芯片内部集成的元件愈来愈多,电路愈来愈复杂,中等职业学校学生在分析集成芯片内部电路方面还不具备理论基础,因而突出集成电路外部特性和功能应用的分析是符合职业学校的教学实际的。
3、增加单元电路与系统模块相互接口的分析
《电子线路》教学历来比较侧重于研究某一单元电路的电路形式、元件作用、工作原理、主要特性,而忽视其在整个电路系统中的功能、与其它模块的衔接及信号处理的流程,这不利于培养学生对工程整机电路的阅图和识图能力。因此,许多专家认为有必要加强系统和工程方面的概念和基础,这将十分有利于后续专业课程的学习。
4、增加对数字电路的分析
近年来,数字化电子技术快速发展,移动通信设备、高清晰度彩色电视机、卫星电视等数字技术的含量越来越高,特别是高智能化的自动控制设备、发展迅猛的计算机已广泛采用了数字技术,由此可见数字电子技术在整个电子线路课程中的地位和作用日益显得重要。而目前《电子线路》中的数字电路部分只是介绍了一些基本的电路,如触发器、寄存器、计数器等,教学与实际不相符,这样更显得增加数字电路分析的迫切性。
三、在教学方式上要进行创新
《电子线路》课程的教学要打破以传授知识为主的传统模式,突出对实践能力、创新能力和创业能力的培养,全面提高学生的综合职业素质。
创新能力是当代社会对人才素质的客观要求,也是《电子线路》课程教育改革与发展的一个重要主题。教师应采用各种形式的启发式教学方式,由被动接受式教育向自主创新式教育转变,为学生今后从事职业技术工作奠定牢固的基础。启发式教学提倡学生多提问,以利于开动学生思维并激发其创造性,并能灵活应用所学专业知识提高其处理实际问题的能力。
例如:现在的许多书上在判断某一放大电路是否工作正常时,往往只教人采用测集成电路各引脚的静态工作电压与书上所标值是否一致的方法。这种方法是一种较死板而又费时的方法,只适合于没有仪器设备的场合。在教学上如果完全按照书上所说方法照搬,虽然也能完成教学任务,做起来也省事,但这样培养出来的学生思维单一、不灵活,更谈不上能发挥他们创造力,往往只适合于搞搞维修之类工作,却难以适应社会上各行各业的不同要求。因为在工厂的实际操作中只要用仪器检查几个关键引脚的信号的波形、幅度或指标是否达到要求,即可说明电路工作正常与否,既简单又快捷准确。并不采用这种耗时又费力的方法。因此,应注重培养他们的思维分析能力,即能根据不同场合、不同条件对同一问题应有相应较优的解决问题方案,这样有利于培养的自学能力。自学能力对于每个学生来说都非常重要,因为学校中所学知识毕竟有限,学生离开学校后主要依靠自学来获取知识,在碰到新情况时才不会茫然不知所措,才能举一反三,开拓思维。
综上所述,中等职业学校的《电子线路》课程要适应知识经济和市场经济发展的需要,课程教学更强调对学生的实践能力、创新能力、创业能力的培养,注重提高学生的综合素质,课程改革应朝着“新”(新知识)、“用”(重应用)、“浅”(浅理论)、“宽”(宽基础)、“活”(活模块)的方向发展,从而全面提高职业学校《电子线路》课程的教学质量和水准。
参考文献
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集成电路概论范文第7篇
关键词 半导体制造工艺 课程探索
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0001-02
《半导体制造工艺基础》以施敏所著教程为例，该课程在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容，弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。故熟练掌握《半导体制造工艺基础》将有助于我们加深对半导体制备的了解，为我们学习微电子专业打下坚实的基础。但目前《半导体制造工艺基础》在教学过程中还面临很多问题。在此背景下，我们将对《半导体制造工艺基础》课程进行教学探索。
一、教学内容的设置
《半导体制造工艺基础》的第一章简要回顾了半导体器件和关键技术的发展历史，并介绍了基本的制造步骤。第二章涉及晶体生长技术。后面几章是按照集成电路典型制造工艺流程来安排的。第三章介绍硅的氧化技术。第四章和第五章分别讨论了光刻和刻蚀技术。第六章和第七章介绍半导体掺杂的主要技术；扩散法和离子注入法。第八章涉及一些相对独立的工艺步骤，包括各种薄层淀积的方法。《半导体制造工艺基础》最后三章集中讨论制版和综合。第九章通过介绍晶体工艺技术、集成器件和微机电系统加工等工艺流程，将各个独立的工艺步骤有机地整合在一起。第十章介绍集成电路制造流程中高层次的一些关键问题，包括电学测试、封装、工艺控制和成品率。第十一章探讨了半导体工业所面临的挑战，并展望了其未来的发展前景
二、教学中存在的问题
在教学过程中，从教学工作量来看，发现《半导体制造工艺基础》教学内容过多，根据学校安排的学时很难上完。从教学方法来看，传统的口述以及PPT展示教学方法很难达到预期的教学效果，原因在于这门课程实践性很强。书中的图片特别是工艺过程及工艺效果只是简单的图片展示。从教学深度来看，传统教学方法只是演示，学生对工艺的参数没有概念，故对书本上的内容理解的深度很是欠缺。
三、教学方法的改革
为了提高教学效果，故必须对传统的教学方法进行改革。将工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真与书本相结合将是一个好的教学方法。工艺仿真不但能让学生更轻松的理解工艺内容，还能让学生体会到工艺参数的重要性。下面将结合书本对这种方法进行讲解。《半导体制造工艺基础》第一章介绍半导体工艺技术基本步骤，属于概论，为了节约课时对其内容有所了解即可。第2章介绍晶体生长从熔融硅中生长的区熔（float-zone）法单晶生长工艺，为了节约课时对其内容进行简单介绍即可。第3章介绍硅的氧化包括热氧化过程，由于氧化工艺是半导体工艺的重点内容，应详细阐述，并且教会学生应用工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真，观察每一步氧化带来的硅片上结构的变化，对氧化的效果有直观的了解。第4章介绍光刻技术，采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对硅片进行光刻，观察硅片上光刻图形的变化。第5章介绍了刻蚀包括湿法化学刻蚀和干法刻蚀，刻蚀技术是工艺的重要内容，要求学生采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对刻蚀进行仿真，比较两种刻蚀方法的效果，并观察每步刻蚀带来的结构变化。第6章介绍了扩散包括非本征扩散，横向扩散。同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4对扩散过程进行仿真验证，观察可扩散的温度，时间，离子的浓度等参数对扩散结构的影响，为重点教学内容。第7章介绍了离子注入。离子注入是半导体工艺的核心部分，也是常见的工艺步奏，通过采用工艺仿真软件TSUPREM 4离子注入进行模拟仿真，观察离子注入的浓度，能量，退火时间以及退火温度等参数对离子分布的影响，加深对工艺参数的理解。另外第8章介绍薄膜淀积。第9章介绍MOS工艺。第10章介绍集成电路制造，测试，封装等工艺技术。最后这三部分由于涉及到很多具体的器件和电路，内容较多故可以一个典型例子为例进行讲解，同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4进行工艺仿真，学生能熟练掌握工艺仿真软件后面的内容可以自己进行仿真验证。
四、结束语
《半导体制造工艺基础》是一门实践性很强的课程，采用工艺仿真软件TSUPREM 4来模拟工艺过程将有助于加强学生对工艺的了解。让学生深入浅出的理解半导体制造流程还需从教学方法上进行进一步改革。c
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集成电路概论范文第8篇
集成电路制造就是在硅片上执行一系列复杂的化学或者物理操作。这些操作概括为四大基本类：薄膜制作（layer）、刻印（pattern）、刻蚀和掺杂。即使在制造一个简单的单个MOS管也不例外，下面以0.18μmCMOS为例介绍硅片制造流程。
硅片上的氧化物通过生长或淀积的方法产生，在升温的环境里，通过外部供给高纯氧气使之与硅衬底反应，可以在硅片上得到一层热生长的氧化层。高温氧化工艺发生在硅片制造厂的扩散区域，是硅片进入制造过程的第一步工艺。通常硅上热生长氧化层的温度在750°C~1100°C之间。硅上生长的氧化层称为热氧化硅（thermal oxide）或热二氧化硅（SiO2）硅的氧化物只有这一种，这两个词可以互换。氧化膜在制造芯片过程中主要用途为：保护器件免划伤和隔离玷污；限制带点载流子场区隔离，达到表面钝化；作为栅氧或储存器单元结构中的介质材料；保证掺杂忠的注入掩蔽；成为金属导电层的介质层。
光刻处于硅片加工过程的中心，也是集成电路制造的关键步骤，光刻的成本占整个硅片加工成本的30%，光刻要用到光敏光刻胶或光刻胶，光刻胶作为一种聚合可溶物被涂在衬底表面，然后光刻胶被烘焙出去溶剂，光刻胶是涂在硅片表面上的临时材料，仅仅是为了图形转移，一旦图形经过刻蚀或者离子注入就要被去掉。
投影掩模板是一个石英板，它包括了要在硅片上重复生成的图形。就好像投影用的电影胶片的底片一样。这种图形可能仅包含一个管芯，也可能是一组管芯。先进的CMOS集成电路可能需要50块以上的掩模板用于在管芯上形成多层图形。每一个投影掩模板都有独一无二的特别图形和特征图形，它被置于硅片表面并通过整个硅片来完成某一层。接下来要讲进行光刻工艺，主要采取负性光刻和正性光刻，负性光刻把与掩模板上图形相反的图形复制到硅片表面。正性光刻把与掩模板上相同的图形复制到硅片上。负性光刻的特征是曝光后，光刻胶会因交联而变得不可溶解，并会硬化。一旦硬化，交联的光刻胶就不能在溶剂中被洗掉。因为光刻胶上的图形与投影掩模板上的图形相反，负性光刻胶是最早应用在半导体光刻工艺中的光刻胶。在正性光刻工艺中，复制到硅片表面上的图形与掩模板的图形一样的被紫外光曝光后的区域经历了一种光化学反应，在显影液中软化并可溶解在其中。用这种方法，曝光的正性光刻胶区域将在显影液中被除去，而不透明的掩模板下的没有被曝光的光刻胶仍保留在硅片上。由于形成的光刻胶上的图形与投影掩模板上的相同，所以这种光刻胶被称为正性胶。保留下来的光刻胶在曝光前被硬化。它将留在硅片表面。作为后步工艺（如刻蚀）的保护层。无论采用正性光刻还是负性光刻都要经历8个基本步骤：（1）气相成底模处理，主要进行清洗、脱水，为了增强硅片和光刻胶的粘性。清洗主要包括湿法清洗和去离子水冲洗以去除玷污物，脱水至干烘焙在一个封闭腔内完成，以去除吸附在硅片表面的大部分水气。（2）旋转涂胶，成底模处理后，硅片要立即采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料。硅片被固定在一个真空载片台上，它是一个表面上有很多真空孔以便固定硅片的平的金属或四氯乙烯盘。一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋转得到一层均匀的光刻胶涂层。不同的光刻胶要求不同的旋转涂胶条件，例如最初慢速旋转，接下来跃变到最大转速3000rpm或者更高。一些光刻胶应用的重要质量指标是时间、速度、厚度、均匀性颗粒沾污以及光刻胶缺陷，如针孔。（3）光刻胶被涂到硅片表面后必须要经过软烘，软烘的目的是去除光刻胶中的溶剂。软烘提高了粘附性，提升了光刻胶的均匀性，在刻蚀中得到了更好的线宽控制。（4）对准和曝光，就是把掩模板与涂了胶的硅片上的正确位置对准。硅片表面可以是的硅，但通常在其表面有一层事先确定了的图形。一旦对准，将掩模板和硅片曝光，把掩模板图形转移到涂胶的硅片上。光能激活了光刻胶中的光敏成分。对准和曝光的照耀质量指标是线宽分辨率、套准精度、颗粒和缺陷。（5）曝光后烘焙，这步应紧随在光刻胶曝光后。（6）显影，显影是在硅片表面光刻胶忠产生图形的关键步骤。光刻胶上的可溶解区域被化学显影剂溶解，将可见岛或者窗口图形留在硅片表面。最通常的显影方法是旋转、喷雾、浸润，然后显影，硅片用去离子水冲洗后甩干。（7）坚膜烘焙，烘焙要求挥发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性。这一步骤是稳固光刻胶。（8）显影后检查，一旦光刻胶在硅片上形成图形，就要进行检查以确定光刻胶图形质量。检查的目的：找出光刻胶有质量问题的硅片，描述光刻胶工艺性能以满足规范要求，如果确定胶有缺陷，通过去胶可以把他们除去，硅片也可以进行返工。
所谓的淀积，就是在硅片衬底上生成薄膜，这层膜可以是二氧化硅、氮化硅、多晶硅以及金属，比如铜和难熔金属（如钨）等。在硅片加工中可以接受的膜必须具备需要的膜特性：好的台阶覆盖能力；填充高的深宽比间隙能力；好的厚度均匀性；高纯度和高密度；受控制的化学剂量；高度的结构完整性和低的膜应力；好的电学特性；对衬底材料或下层膜好的粘附性。目前用的膜淀积方法主要分为化学气相淀积和物理气相淀积。化学气相淀积是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其他气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。
化学气相淀积特点：淀积温度低，薄膜成分易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。化学气相淀积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂引入反应室，在晶圆表面发生化学反应，从而生成所需的固态薄膜并淀积在其表面。
参考文献：
［1］张兴.微电子学概论.北京大学出版社，2004.
［2］杨之廉.超大规模集成电路设计方法学导论.清华大学出版社，2000.
集成电路概论范文第9篇
【关键词】电子信息专业；教学改革；创新；实践
随着电子信息技术日新月异的发展，物联网技术、三网融合、4G通信技术等电子信息新技术发展迅速，社会需要更多的具有创新精神和创新能力与时俱进的电子信息应用型人才，因此推进人才培养模式和机制改革，着力培养学生创新精神、创新能力及实践能力，是时展与社会进步对人才培养提出的新的要求。以电子信息新技术为背景，把着力点放在培养学生的创新精神与实践能力上，是提升电子信息本科教学质量的一个重要突破口。
我校的电子信息科学与技术专业于2001年开始招生，经过十余年的发展，专业建设和人才培养取得了可喜的成果。但与其他重点院校及国外名校相比较，还存在诸多不足，包括以下几方面：
1）创新实践环节相对薄弱，学生的综合应用能力不强。
全国大学生电子设计竞赛中，很多学生存在如下共同缺陷：（1）知识面不够宽，综合运用知识能力不强。学生选定一个项目后，对方案比较、论证也不够充分，往往对参考电路生搬硬套，不会采用先进的简便电路。另外，综合运用知识分析问题的能力不强。（2）实验技能不强 一些同学不会正确设计实验数据表格，不会通过实验数据正确分析、总结、归纳、解决问题。在安装焊接过程中，操作不熟练，电路布局不规范，电路调试与故障查找、排除等方面的能力不强，这也反映了实验课内容验证性多而设计性、综合性实践少，学生的设计能力和综合能力未能得到应有的开发和提高。（3）新器件、新技术应用能力较差 有一些竞赛题若能采用新技术、新器件，如CPLD/FPGA实现某些电子系统设计，不仅电路简单、省工、省时，性能指标也优于传统电路。参赛学生这方面的知识和能力与全国大学生电子设计竞赛的要求尚有一定的差距。这也反映了在教学中过分强调理论知识的系统性传授，而对学生实践能力和综合素质培养重视不够。
2）课程结构设置不合理，影响到人才的培养质量。
一是，课程结构不合理，学生知识结构单一。学科及专业的划分过细，致使学生知识面不宽，视野狭窄，思路不够开阔。二是，专业基础课中没有电子信息概论课程，这些课程能够提升学生对本专业的兴趣，使他们为自己的就业及职业早做规划。三是，专业课程界限划分过严，自设围墙，使那些创业创新类课程缺乏，造成学科知识面狭窄，影响了学生综合素质、专业素质能力的形成。四是，基础课用时多，应用课程、实践课程设置不够合理，缺少培养学生专业素质和综合素质的实践课和活动课。
3）注重知识的传授，忽视了学生创新能力的培养和个性的发展。
我校的电子信息专业由无线电物理专业演变而来，前些年本科生被授予的是理学学士学位。在授课时注重知识的传授，理论传授较多，忽视了学生的创新能力培养。创新精神与创新能力、求知精神与学习能力，求实精神与理论联系实际的能力是现代人才素质的核心。因此，必须加强专业学生创新精神与创新能力的培养。
4）课程内容和实验内容没有及时更新，不能适应电子信息新技术对人才的要求。
如今电子信息技术发展日新月异，物联网技术、智能信息处理、三网融合、4G通信技术、智能传感器等电子信息新技术发展迅速，社会需要更多的具有创新精神和创新能力与时俱进的电子信息应用型人才。因此需要我们重新调整培养计划，在培养计划中新增反映新技术应用的课程和实验，也需要该专业的全体教师下大力气，修改理论教学大纲和实验大纲，将最新的信息技术在课程教学中充分体现。
针对以上情况，主要在以下几方面进行了改革：
1）以新技术贯穿教学体系，建立阶段式电子信息实践和创新协同发展人才培养体系。
在电子信息专业课程结构上，优化课程结构和内容，将现代电子信息新技术贯穿始终，以重点培养学生实践动手和创新能力为主要目的，把四年制本科生分为两个阶段进行应用创新型人才培养，在课程的设置上也根据各阶段的培养目标进行整合与优化。
第一阶段，夯实基础，拓宽知识，培养创新思维。
大学一、二年级为夯实基础、拓宽知识的第一阶段。主要通过学科基础、专业基础课程平台进行基础教育。根据电子信息学科的特色和知识结构，在教学内容上不仅有系统深入的电子信息科学知识和较系统全面的计算机、网络、通信、电子方面的知识；而且更要有反映现代最新电子信息科技发展的动态，具有科学性、前瞻性和实用性的知识，以及其他学科的基础知识。这样，不仅使学生具备扎实的基础理论知识、坚实宽广的专业基础知识，而且也具备较广的人文、社会、经济和管理等方面的知识。在一年级开设了电子工艺课程、电子信息技术概论及新生研讨课，电子工艺实验使学生了解和掌握了电子产品技术流程和最新元器件，培养了学生动手及实践能力，电子信息技术概论及新生研讨课使了解了专业基础知识和前言技术，采用讨论式教学，培养其创新思维，以问题启发学生认知电信学科，了解当代新技术，增加学生对本学科的兴趣。二年级强化专业课程综合性实验、课程设计，加大计算机电路设计、仿真等课程内容，鼓励学生参加校级、学院科研训练，对学生在掌握知识、实践应用、开拓视野、合作精神、批判思考、交流表达、写作技能等诸多方面进行整体的培养与训练。
尽管电子技术的发展日新月异，新的器件层出不穷，但电子技术课的基础地位不能动摇。在此基础上更新教学内容，着重分析由功能单元构成的通用集成电路（如集成运放、集成功放、集成A/D， D/A转换器等）和计算机应用集成电路，同时还要引入ASIC教学内容（如：CPLD， FPGA等）。打破课程实验模式，增加系统级概念，增加设计性和研究性实验，加强学生实践能力。
第二阶段，发展个性， 追求创新，加强实践能力。
大学三四年级为发展个性、追求创新的第二阶段。主要根据学生的兴趣、个性和能力进行引导，使学生向应用研究型、应用开发型等方向分流。在电路课程设计中，教师可以为同学们介绍当今最先进的电子器件的应用、各类电路的设计方法和最新电路设计手段，开阔同学们的视野，强化同学们的工程概念，并给出多种设计制作的题目供同学们练习。在教学形式上基础课、科研课、专题课和讲座相结合，根据社会发展、电子和通信学科发展和学生的需求灵活调整。尤其是短期的教学安排，不能是单一课程的堆加，而以问题或项目的形式，拓宽课程所涵盖的学科范围，引导学生探究最新学术动态，以整合性的思维方式分析和解决实际问题。
2）以电子设计竞赛为立足点，创建以增强学生应用创新能力为核心的实践体系。
全国大学生电子设计竞赛主要有以下几种类型：电源类、信号源类、高频无线电类、放大器类、仪器仪表类、数据采集与处理类、控制类等。试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点。涉及到的电子信息类专业课程有：低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、控制技术、可编程逻辑器件、EDA、通信技术等课程[1]。题目涉及的内容是一个课程群，竞赛成绩也从一个侧面反映了这个课程群的教学水平和教学改革。
第一，强化设计性和研究性实验，增加综合型实验，鼓励设计创新型实验。
以培养学生设计能力和初步科研能力为目标，以掌握基本实验方法为主线，重组实验教学内容，构建新的实验体系，重视系统级概念。
设计性实验可包括各单元电路的设计及小系统设计。采用积木式、模块化结构，将设计的单元电路组合成小系统电路，完成应用电路系统设计。如增设单片机课程设计，在教师指导下由学生独立设计课题方案，自己编程、调试，全面独立完成各项设计内容。以中大规模集成器件为主，引入EDA方法，使学生通过设计性实验了解产品设计和制作过程，培养学生的综合应用能力以及利用现代化分析、测试手段的能力。
第二，以电子设计竞赛为立足点，以各种形式激发学生的学习及创造激情。
建立以电子设计竞赛为依托的平台，积极开展第二课堂活动，成立电子协会，涵盖专项培训、特色实验训练、电子设计资源交流平台、校级和院级电子设计竞赛以及激励机制的电子信息实践活动体系，该体系对学生创新精神和工程能力培养起促进作用。
第三，设立校内外开放性实验室，建立产学研实践基地。
为了使学生自主进行实践应用创新能力的培养，增大自主性，在实训实验室和基本专业实验室集中实践能力培养外，专门设立开放性实验室，使各类学生根据自己的方向、兴趣、时间随时进入到开放实验室进行实践能力培养。同时，建立校内、外两种形式的产学研实践基地，周期短的项目可在校内的产学研实践基地进行，周期长的项目在校外的产学研实践基地进行。这种“集中”和“自由”相结合的管理方式为不同层次学生进行各类实践能力培养提供了必要的条件。实习着力发挥了企业的技术和设施优势，使学生体验了企业实际环境和基本要求，接触实际工程，明确了自己的专业发展目标。
电子信息技术专业具有信息技术与工程应用相融合、与其它学科交叉性、技术发展快速性、应用领域广泛性等特点，电子信息专业培养的人才应该是掌握一定的基础理论知识，具有较宽的知识面，能很快掌握新技术、适应性强、上手快的应用型创新人才[2]。因此，我们将继续着力进行教学改革探索，实施素质教育，培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风，培养学生工程实践素质、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力，以培养新技术形势下适应当今信息社会的应用型创新人才。
【参考文献】
[1]赵睿.浅谈电子设计竞赛在电子信息教学改革中的作用[J].科技信息，2013（10）.
集成电路概论范文第10篇
【关键词】 深亚微米制程 栅极氧化层 颗粒缺陷 解决方案
IC行业所用的炉管目前主要是直立式的（水平式的炉子多用在八寸以下的晶圆工厂），按使用压力不同分为常压炉管和低压炉管。常压炉管主要用于热氧化制程、热退火、BPSG热回流、热烘烤、合金等诸方面。低压炉管则主要用于LPCVD沉积工艺，包括多晶硅的形成、氮化硅的形成、HTO和TEOS等；HTO和TEOS都是用来生成二氧化硅的。常用的栅氧化层在常压炉管制程工艺中形成，分为湿氧氧化法和干氧化法两种工艺方法，对深亚微米制程中栅氧化层的形成，还有一种更先进的制程技术，称为快速热氧化制程。在晶圆产品进出炉管时用快速升降温度的方法减少温度剧烈变化对产品的影响，减少颗粒缺陷生成的机会，以达到提高产品稳定性的要求。本文重点研究的是针对常压炉管在深亚微米制程中栅氧化层形成过程中颗粒缺陷形成的机理及相应的缺陷改善方案。
1 常压炉管氧化工艺
硅表面上总是覆盖着一层二氧化硅，即使是刚刚解理的硅，在室温下，只要在空气中暴露就会在表面上形成几个原子层的氧化膜。当我们把硅晶片暴露在高温且含氧的环境里一段时间之后，硅晶片的表面会生长（Grow）一层与硅附着性良好，且具有高度稳定的化学性和电绝缘性的二氧化硅――SiO2。正因为二氧化硅具有这样好的性质，它在硅半导体元件中的应用非常广泛。根据不同的需要，二氧化硅被用于器件（Device）的保护层和钝化层，以及电性能的隔离，绝缘材料和电容器的介质膜等。二氧化硅除了可以用硅晶片加热的方法来制备外，还可以用各种化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）来获得，如LPCVD（Low Pressure CVD）及PECVD（Plasma Enhance CVD）等。选择哪一种方法来制备二氧化硅层，与器件的制程（Process）有相当大的关系。本文主要我们介绍热氧化制程方法（Thermal Oxidation）中栅氧化层（Gate oxide）的形成。
1.1 氧化层的生长
Si（s）+O2（g）SiO2（s）（干氧化法工艺）
Si（s）+2H2OSiO2（s）+2H2（g）（湿氧化法工艺）
当硅置于含氧气的环境下，氧分子将通过一层边界层（Boundary Layer）到达硅的表面，并与硅原子反应生成SiO2[1]。如图1所示。当原来纯净的硅表面长出SiO2之后，以形成的SiO2层阻止了氧化剂与Si表面的直接接触。氧化剂以扩散方式通过SiO2层到达SiO2―Si界面与硅原子反应，生成新的SiO2层，使SiO2膜不断增厚。SiO2与Si的界面逐渐由Si表面向下推进，每长出d厚度的SiO2，便需耗掉0.44d厚度Si。[2]
1.2 栅极氧化层的形成
氢氧合成氧化：它是指在常压下，将高纯氢气和氧气通入氧化炉内，使之在一定温度下燃烧生成水，水在高温下汽化，然后水汽与硅反应生成SiO2，氢和氧的化学反应方程式为2H2+O2-->2H2O，为了安全起见，通入石英管的氢气和氧气之比必须小于2：1，即氧气处于过量状态，氢氧合成氧化实质上是水汽和氧气同时参与的氧化过程[3]。由于在氧化层生长过程中避免了湿氧氧化时水汽带来的污染，利用氢氧合成氧化制备的氧化层除具有生长速率高、氧化层质量好外，它还具有生长速率容易控制、均匀性和重复性好等特点。这种氧化方法已在现代集成电路工艺中得到广泛应用。以上介绍的热氧化方法均为采用化学反应的高温热氧化，除此之外，在半导体集成电路工艺中，还可以采用化学气相沉积等方法制备氧化层，化学气相沉积的最大优势是低温，采用该方法可以在200～800度范围内生长出各种厚度的氧化层，这种方法制备的氧化层薄膜质量略差，不适合作高质量要求的栅极氧化层。
1.3 SiO2在集成电路制造中的应用
在集成电路工艺中，氧化硅层的主要作用有：
（1）在MOS集成电路中，SiO2层作为MOS器件的绝缘栅介质，这时SiO2层是器件的一个重要组成部分，器件对作为栅极介质的SiO2层的质量要求极高，器件的特性与SiO2层中的电荷以及它与表面硅层的界面特性等都非常敏感。SiO2作为栅介质是SiO2最重要的应用，但当器件进入到深亚微米或亚0.1um之后，栅介质的厚度将小于2nm，这时栅介质则需要新的高介质常数的绝缘介质代替[4]，根据目前的发展趋势，氮氧化硅石一种比较好的栅介质材料。（2）利用硼、磷、砷等杂质在SiO2层中的扩散系数远小于在硅中扩散系数的特性，SiO2可以用作选择扩散时的掩蔽层，对于离子注入，SiO2（有时与光刻胶、Si3N4层一起使用）也可以作为注入离子的阻挡层。（3）作为集成电路的隔离介质材料。（4）作为电容器的绝缘介质材料。（5）作为多层金属互联层之间的介质材料。（6）作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料。
1.4 栅极氧化层的特性
氧化层的重要特性有很多，以下将针对其中几项重点加以说明。
1.4.1 电性（图2）
影响热氧化层（Thermal Oxide Layer）电性的电荷来源主要有：
（1）界面陷阱电荷Qit（Interface Trapped Charge）。这种电荷的产生是由于界面处氧化过程引起的未饱和键（Dangling Bond）和Si与SiO2不连续性引起的。适当的退火（Anneal）和选用晶片可降低其浓度。
（2）固定氧化层电荷Qf（Fixed Oxide Charge）。在距离Si-SiO2截面约30的SiO2里，通常带正电，是由于SiO2中存在过剩的Si原子引起的。高温退火（Anneal）和加速氧化层的冷却（Cooling）可以降低Qf。选用晶片，Qf较小。
（3）移动性离子电荷Qm（Mobile Ion Charge）。来自氧化层内的存在的碱金属离子（Na+，K+等）。来源于石英材料，化学品以及操作人员污染。掺HCl氧化可有效地减小Qm，但由于HCL有极强地腐蚀性，现在多用反式―二氯乙烷（Trans-LC）等含氯的化合物。
2C2H2CL+5O22H2O+CL2+4CO2
2H2O+2CL24HCL+O2
Na++Cl-NaCl（g）
（4）氧化层陷阱电荷Qot（Oxide Trapped Charge）。这类电荷没有特定的分布位置，主要是因为晶片制造过程中其他工艺，如离子注入（Implant），干法刻蚀（Dryer etch），溅射（Sputter）等引起的电子和空穴被氧化层内的杂质或未饱和键所捕捉（Trapped）所造成的。带正电或负电则不一定。利用退火工艺也可降低这类电荷。
1.4.2 应力（Stress）
SiO2与Si的热膨胀系数（Thermal Expansion Coefficient）不同，当晶片在高温下（通常在800℃以上）进行热氧化并恢复到室温状态后，由于Si的热膨胀系数比SiO2的高，SiO2层将承受一股来自Si衬底的压缩应力（Compressive Stress）。如果工艺控制不当，这股压缩应力会使晶片表面发生弯曲（Warpage），并使衬底表面产生缺陷（Defect）。所以氧化工艺中的温度控制与调整必须十分注意，特别是晶片载入与载出炉管（Furnace）时的速度不能太快，以免晶片表面受热不均匀而产生变形或弯曲。应力是常压炉管产生颗粒缺陷的主要原因之一。
1.4.3 氧化层针孔（Pin Hole）
氧化层的应用越来越朝缩小的方向发展，特别是深亚微米（Deep Sub-micrometer）的工艺，栅氧化层（Gate Oxide）发展到只有40或更薄的厚度。由于氧化过程中的微尘（Particle）、杂质或氧化缺陷，都让氧化层留下一些针孔。这些氧化层的针孔是栅氧化层漏电流（Leakage）的根源。
减小这类的针孔密度，只有让氧化炉管内的微尘及杂质降低，并且在氧化前将晶片加以清洗，保持晶片表面的洁净。
1.4.4 氧化层密度
SiO2的密度可由折射率（Refractive Index）来反映。典型值是 1.46。热氧化温度升高，长出的SiO2的折射率会随着下降，但下降值很小。通常这种SiO2密度特性，可以通过HF +H2O溶液刻蚀的速率来检验。当生成SiO2的工艺不同，SiO2的密度会随之改变，刻蚀速率也跟着改变。由此我们可以知道SiO2的化学组成是否有变化。这不但表示其电性以及机械性质也受到影响之外，也会对接下来的氧化层刻蚀的刻蚀终点造成误差。所以，热氧化层的刻蚀速度应定期的接受检查。SiO2有极高的化学稳定性，不溶于水，只能和HF作用。
SiO2+4HFSiF4+2H2O
SiF4+2HFH2SiF6
2 常压炉管常见的缺陷类型
（1）前制程清洗设备处理的缺陷，晶圆表面没有处理干净或晶圆片被前清洗设备有particle造成的，典型的颗粒图形如（图3）。
（2）晶圆经前制程清洗设备处理后，在晶圆边缘出现特殊颗粒的图Water mark，主要有清洗设备的干燥槽没有处理完全造成的，接触点位置有水痕残留，出现典型的颗粒图形如（图4）。
（3）晶圆片本身质量问题带来的缺陷，也可称为原生缺陷，通常称为COP（Crystal Originated Particles）。这种缺陷最初是由于观测工具的落后，无法识别缺陷的凹凸，被命名为一种颗粒，.这种类型的缺陷对产品品质的影响较小，不会对制品的良率产生大的影响。出现典型的颗粒图形位于晶圆的中心位置如（图5）。
（4）氧化炉管本身晶舟与晶圆接触并在生产过程中出现的缺陷，颗粒图形如（图6），这种类型的颗粒形成主要是由于晶圆在进出高温炉管过程中，高低温变化与晶圆与晶舟的接触变形有关。此种缺陷是造成栅极氧化层不稳定性，良率低的主要原因之一，也是本文重点研究的内容。比较典型的颗粒图形如（图6），常见的SEM （Scanning Electron Microscope）照片如（图7）。
3 栅氧化层中颗粒缺陷的形成机理及改善方法
石英晶棒位置缺陷常出现在晶舟进出反应腔体的高低温交界处，由于出现较大的温差变化导致晶圆变形。如（图8）与（图9）所示为晶舟800℃进入炉管时加热器的功率变化曲线，可见加热器的功率因晶圆在晶舟上由室温进入高温800℃的炉管时温度的剧烈变化导致功率由正常的30%迅速增长到满载的变化，这种变化导致晶圆的细微变形，造成了晶圆内部缺陷的生成。如（图10）为晶圆在晶舟上因温度的巨大变化导致缺陷形成机理的示意图。
（1）降低晶舟进出反应腔体的温度，经过试验证明，较低的晶舟载入速度降低了晶圆出现轻微变形的缺陷，同时减少了由于加热膨胀导致的应力变形风险。当然载入温度不是越低越好，更低的载入温度进入到反应腔体后需要更长的时间加热到栅氧化反应需要的温度更长，也会带来负面影响，会影响制品的稳定性，增加了制品在整个制程中的时间。实验证明，600℃～700℃的制程载入温度对改善颗粒缺陷有明显作用，同时最终产品的良率与稳定性达到更高的质量要求。
（2）改变晶圆片与晶舟的接触方式，减少晶圆片与晶舟之间可能产生的震动。例如由传统的四轴晶棒改为三轴晶棒，或者改为面式接触的半圈型接触石英晶舟，通过减少制品的接触震动来改善颗粒缺陷。
（3）上述两种改善缺陷的方法可以应用到一起，改善的效果会更加明显，如（图11）所示为降低到700℃载入温度与改变石英晶棒数量后的颗粒改善图标。
4 栅氧化层缺陷解决方法展望
炉管虽然存在升降温速度比较慢的问题，但因为它属于批处理工艺，一次可处理一百片或一百五十片。因此，在未来IC行业中仍将占有不可替代的作用。其发展方向为提高升降温速度，提高热均匀性，减少制程反应时间，提高设备利用率等诸方面。目前在应用的 0.13深亚微米以下制程中用到了超薄栅氧化层快速热处理工艺。从升降温的方法较大地改善了制程处理的时间。
参考文献：
[1]B.E.Deal and A.S.Grove，Journal of Applied Physics， Vol.36，1965.
[2]Silicon processing for the VLSI era volume 1，process technology，STANLEY WOLF Ph.D.
[3]张兴，黄如，刘晓彦.微电子学概论.北京大学出版社，2000.
[4]王阳元，关旭东，马俊如.集成电路工艺.高等教育出版社，1991.