《微电子制造原理和技术》课程设计大纲-09

微电子制造工程专业一、业务培养目标本专业培养具有微电子工程学、电子组装、电子封装、微电子元件制造、集成电路制造、微焊接互连工程学与基板工程学的基本理论，掌握微电子制造过程的系统设计、工艺设计、系统检测、设备运行与可靠性、可维护性设计、复杂设备的运行与维护等专业知识和技能，可在微电子元器件制造、集成电路制造、微电子封装、电子组装以及印制电路板制造等电子制造服务（EMS）领域，从事研究、设计、开发、运行保障、生产组织管理及其它工作的高级工程技术人才。

二、业务培养要求本专业学生主要学习微电子制造中的自动化系统、生产工艺、系统检测、设备运行与维护等基础理论和技能，并具有这方面的能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1、具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力并有较强的外语应用能力；2、较系统的掌握本专业领域的技术理论基础，主要包括工程力学、微电子工程学、电路分析基础、电子设备精密机械设计、电子工程材料、微电子元件与半导体制造技术、微电子封装技术、电子组装技术、PCB的设计与制造技术、电子产品质量检测与控制以及可靠性、可测试性、可维护性等基础知识；3、具有较强的实际动手能力，能对复杂的微电子制造设备进行基本的运行操作、调试维护和初步的故障诊断分析；4、具有本专业必需的设计、制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能；5、具有较宽的知识面与知识更新能力，了解本技术领域的学科前沿及发展趋势；6、具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；7、具有较强的自学能力和创新意识。

三、主干学科、主要课程和主要实践性教学环节主干学科：微电子技术、机械工程及自动化。

主要课程：工程力学、电子技术A、电路分析基础、精密机械设计基础、微机原理与接口技术B、半导体制造工艺及设备、微电子封装技术、PCB设计与制造、SMT工艺与设计、SMT设备原理与应用、精密运动控制技术等。

车辆工程技术72 机械电子微电子制造科学原理与工程技术董晨阳（中国计量大学,杭州 310018）摘　要：本文介绍了微电子制造的科学原理与工程技术。

微电子制造技术涵盖了集成电路制造所涉及到的多数单项工艺，囊括了反应离子刻蚀、离子注入以及等离子体等。

而对于每一种单项工艺，详细的介绍了其化学和物理原理，对用于集成电路制造的工艺设备业也进行了一定的描述。

其中对于一些先进技术也有详细的介绍，比如快速热处理丁浩分子束外延和有机化学沉淀等，在此基础上，还介绍了一系列常见的集成电路工艺技术，比如双极型技术和砷化镓技术，对于微电子制造的新兴领域即使微机械电子系统和工艺也有涉及。

微电子制造科学原理与工程技术一书是高等学校本科生的教科书，供相关专业人士参考。

关键词：微电子制造；科学原理；工程技术0　引言 在上世纪60年代，电子学领域诞生了一个新的分支，即是关于研究如何利用固体内部的微观特征和一些特殊工艺，在一小块半导体材料中制作出极多的元件，进而在一个细小的面积之内制造出一个极其复杂的电子系统，该电子系统就是微系统电子学。

微电子学中的各项工艺技术有一个统称，就是微电子技术，该领域最主要的应用就是集成电路。

集成电路现如今已经经历了包括小规模、中规模在内的四大发展阶段。

1　微电子材料和应用 微电子材料会根据形态而分成两大部分，一部分是晶圆片，另外一部分是薄膜，而不管微电子材料是晶圆片还是薄膜，都可以处在单晶、多晶或者不定的一种形态。

在晶圆片中，硅和锗是两种最为主要的构成材料，世界上的第一个晶体管就是利用锗制造，但是由于锗的熔点只有937摄氏度，导致其受到温度的制约，限制了高温工艺的发展，且在锗的表面会缺少因为自然氧化而形成的氧化膜而出现漏电的情况，这两种物理特性导致锗形成的微电子材料应用不够广泛。

而基于硅制造出的材料就具备一些显著优点。

除去上述两者之外，晶圆片还可以是碳化硅、蓝宝石或者玻璃等。

而薄膜也可以分为两大类，单元素薄膜，比如有单硅和铜等，以及化合物薄膜，比如氧化硅和氮化硅等。

微电子制造综合设计课程设计微电子制造综合设计课程设计是电子信息工程学科中非常重要的一门课程，其主要目的在于通过模拟实验等方式来学习微电子制造的工艺技术、流程和综合系统设计等方面的知识。

本文将从课程设计的概述、重要性、教学目标和教学方法等方面进行介绍。

一、课程设计的概述微电子制造综合设计课程设计是一门针对电子信息工程专业学生的设计课程。

其主要内容包括微电子制造的工艺技术、流程和综合系统设计等方面的知识。

在这门课程中，主要通过实验模拟等方式，让学生们了解微电子制造过程中所需的材料，工具和设备等方面的知识，并且让学生们在模拟实验的实践中，锻炼其综合应用知识的能力，以便更好地为他们未来的职业发展打下良好的基础。

二、课程设计的重要性微电子制造综合设计课程设计是一门非常重要的课程，其重要性主要体现在以下几个方面：1、推动学生综合实践能力的提升微电子制造综合设计课程设计教学目标是让学生们在实践中积累更多的经验，并且锻炼他们的实践能力。

通过模拟实验等方式，让学生在较为真实的实验环境下，学习到更多的实践技巧和知识，以便更好地为他们未来的职业生涯打下坚实的基础。

2、培养学生的团队协作能力微电子制造综合设计课程设计通常都需要多人协作完成，这就强制要求学生们在协作中锻炼其团队协作能力。

通过协作，学生们可以互相交流、协助，学习到更多的知识和技能，并且培养出良好的团队精神。

3、提升学生的综合素质微电子制造综合设计课程设计注重学生的综合素质提升，这包括学生的实践能力、创新能力，理论分析能力等方面的综合素质，可以让学生们更好地掌握本门课程的核心内容。

三、教学目标在微电子制造综合设计课程设计中，教学目标主要有以下几个方面：1、让学生更好地掌握微电子制造的工艺技术、流程和综合系统设计等方面的知识；2、通过实践模拟等方式，让学生锻炼其实践能力，并且掌握更多的实践技巧和知识；3、培养学生的团队协作能力，使其能够更好地在团队中合作完成任务；4、提高学生的综合素质，使其具备较强的分析、判断能力和创新能力。

桂林电子科技大学《微电子制造综合设计》设计报告指导老师：学生：学号：桂林电子科技大学机电工程学院《微电子制造综合设计》设计报告目录一、设计内容与要求二、设计目的意义三、PCB设计四、焊盘设计五、模板设计六、工艺分析与设计七、工艺实践方法与步骤八、课程设计总结九、参考文献十、附录一、设计内容与要求1、设计内容：按给定的设计参数，绘制电路原理图，完成相应的PCB设计，绘制PCB板图等。

包括焊接方式与PCB整体设计、PCB基板的选用、PCB外形及加工工艺的设计要求，PCB焊盘设计及工艺要求确定，元器件布局要求及设计，基准点标记制作。

用PROTEL制作印刷电路板，包括设计电路原理图、定义元器件的封装形式，PCB图纸的基本设置、生成网表和加载网表、设置布线规则、布线，编写贴装程序等。

SMT 设计以及工艺文件的编写，分析典型组装工艺，对典型组装工艺进行实践。

设计参数如下：2、设计要求：（1）掌握印制电路板计算机辅助设计软件，包括：①掌握电路原理图与印制电路版图分析对比，提高识图能力；②掌握电路原理图与印制电路版图的特点、规律及识图方法；③掌握印制电路板计算机辅助设计软件PROTEL的应用；④依据制定的电路原理图，运用PROTEL完成原理图的输入、网络表生成、板图制作及输出等操作。

（2）掌握焊盘、模板的设计方法，包括：① DFM原理与基本应用、设计原则以及相应的考核表；②熟悉焊盘设计标准（IPC-SM-782文件），掌握焊盘设计的基本原理与方法；③熟悉模板设计标准（IPC-7525文件），掌握模板设计的基本原理与方法。

（3）掌握SMT工艺设计方法及其工艺文件的编写，包括：①掌握SMT工艺设计的基本原理与过程，对电路原理图进行相应的SMT工艺设计；②掌握SMT工艺文件的编写方法，对所设计的SMT工艺进行工艺文件的编写。

（4）掌握典型工艺的参数选取、操作步骤、操作要点，对典型工艺进行操作实践，包括：①掌握贴片参数的设置与选取，贴片机的操作与编程；②掌握引线键合的设置与选取，键合操作方法与要点。

《微电子制造技术》课程教学大纲课程代码：ABJD0514课程中文名称:微电子制造技术课程英文名称：Microe1ectronicsManufacturingTechno1ogy课程性质：选修课程学分数：2.5学费呢课程学时数：40学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：固体物理，半导体物理，微电子技术基础一、课程简介《微电子制造技术》是一门电子科学与技术专业的核心专业课程，所涉及到的专业技术内容有：集成电路制备的薄膜制备、光刻、掺杂、热处理等基础工艺，集成电路制造领域内新材料的制备工艺原理，改变集成电路制造领域内材料层属性的工艺，以及封装和污染控制等基础微电子制造技术。

旨在培养电子科学与技术专业的学生，能够成为在微电子制造行业内掌握相关理论基础和了解系统制备工艺技术的人才，使得学生可以胜任微电子制造行业内的新材料和新技术的研发、设计、工艺制备和性能测试等方面的生产和研究工作。

二、教学基本内容和要求第一章集成电路制造工艺概述主要教学内容：（1）、集成电路的发展历史与未来趋势；（2）、集成电路设计简介；（3）、集成电路的四项基础工艺概述。

教学要求1）掌握集成电路的工艺设计和版图设计。

2）了解集成电路制备的薄膜制备、光刻、掺杂、热处理等基础工艺。

重点：集成电路的设计。

难点：薄膜制备、光刻、掺杂、热处理等几项基础工艺特征。

第二章集成电路有源元件和工艺流程主要教学内容：（1）半导体元器件的生成；（2）集成电路的形成；（3）集成电路的制造工艺。

教学要求：1）了解半导体元器件的生成。

2）了解集成电路的形成。

3）掌握双极型硅晶体管工艺、TT1集成电路的工艺、MOS器件工艺、Bi-CMoS工艺。

重点：了解半导体元器件的生成和集成电路的形成。

难点：掌握双极型硅晶体管工艺、TT1集成电路的工艺、MOS器件工艺、Bi-CMOSI艺。

第三章新材料生成类工艺主要教学内容：（1）物理气相淀积；（2）化学气相淀积：（3）硅外延和多晶硅的化学气相淀积；（4）化学气相淀积二氧化硅薄膜；（5）化学气相淀积氮化硅薄膜；（6）金属化；（7）薄膜的台阶覆盖：（8）薄膜性能表征；（9）真空技术。

微电子的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解微电子学的基本概念、原理和应用，掌握基本的电路分析和设计方法，培养学生的科学思维和创新能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解微电子学的基本概念和原理；（2）掌握基本的电路分析和设计方法；（3）了解微电子学在现代科技中的应用。

2.技能目标：（1）能够运用所学的知识进行简单的电路分析和设计；（2）能够使用相关的工具和设备进行实验操作；（3）能够撰写简单的实验报告和论文。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学研究的兴趣和热情；（2）培养学生勇于探索、创新的精神；（3）培养学生的团队合作意识和能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括微电子学的基本概念、原理和应用，以及基本的电路分析和设计方法。

具体安排如下：1.第一章：微电子学的基本概念和原理（1）微电子学的基本概念；（2）半导体物理和器件；（3）集成电路的基本原理和工艺。

2.第二章：基本的电路分析和设计方法（1）电路分析的基本原理和方法；（2）数字电路的基本原理和设计方法；（3）模拟电路的基本原理和设计方法。

3.第三章：微电子学在现代科技中的应用（1）微电子学在通信技术中的应用；（2）微电子学在计算机技术中的应用；（3）微电子学在其他领域中的应用。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

具体方法如下：1.讲授法：用于传授微电子学的基本概念和原理，以及基本的电路分析和设计方法；2.讨论法：用于探讨微电子学在现代科技中的应用，培养学生的创新思维；3.案例分析法：通过分析具体的微电子学应用案例，使学生更好地理解和掌握所学知识；4.实验法：让学生亲自动手进行实验操作，培养学生的实践能力和团队协作精神。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威的微电子学教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关的参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性；4.实验设备：配备齐全的实验设备，确保学生能够进行充分的实验操作。

广东工业大学课程设计任务书题目名称pnp双极型晶体管的设计学生学院材料与能源学院专业班级微电子专业09级1班姓名学号一、课程设计的内容设计一个均匀掺杂的pn p型硅双极晶体管，满足T=300K时，基区掺杂浓度为NB =1016cm-3,`共发射极电流增益β=50V。

BVCEO=60V，设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响，假设经验参数为年n=3)二、课程设计的要求与数据1．了解晶体管设计的一般步骤和设计原则2．根据设计指标设计材料参数，包括发射区、基区和集电区掺杂浓度NE , NB,和NC, 根据各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。

3．根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，包括集电区厚度Wc，基本宽度Wb ，发射区宽度We和扩散结深Xjc, 发射结结深Xje等。

4．根据扩散结深Xjc , 发射结结深Xje等确定基区和发射区预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间；由扩散时间确定氧化层的氧化温度、氧化厚度和氧化时间。

5．根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、发射区和金属接触孔的光刻版图。

6. 根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。

7．撰写设计报告三、课程设计应完成的工作1. 材料参数设计2.晶体管纵向结构设计3.晶体管的横向结构设计（设计光刻基区、发射区和金属化的掩膜版图形）4．工艺参数设计和工艺操作步骤5.总结工艺流程和工艺参数6. 写设计报告四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1．《半导体器件基础》Robert F. Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004. 2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.发出任务书日期： 2012年 6 月 25 日指导教师签名：计划完成日期： 2012年 7月6日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：广东工业大学课程设计任务书题目名称npn双极型晶体管的设计学生学院材料与能源学院专业班级微电子专业09级2班姓名学号一、课程设计的内容设计一个均匀掺杂的npn型双极晶体管，满足T=300K时，共基极电流增益=0.9920，BVCBO=90V, NB=1017cm-3。

微电子电路的设计与制造微电子电路是现代电子科技的重要组成部分，它的设计与制造对于各种电子设备的功能和性能起到关键作用。

本文将介绍微电子电路的设计与制造过程，并探讨其发展趋势和未来前景。

一、微电子电路设计的基本原理微电子电路的设计是指根据特定的功能需求，采用适当的元器件，通过合理的连接方式将这些元器件组织起来，构成能够实现所需功能的电路。

微电子电路设计的基本原理包括以下几个方面：1.器件选择：选取适合要求的器件，比如各种传感器、集成电路、功率器件等。

根据电路所处的工作环境、工作频率、功耗要求等因素，选择符合要求的元器件。

2.电路拓扑结构：根据所需功能，设计合适的电路结构。

常见的电路拓扑结构包括放大器、滤波器、开关电路等，通过合理的连接方式将各个器件连接起来，形成一个完整的电路。

3.信号处理：对输入信号进行合适的处理，以满足电路的功能要求。

常见的信号处理方法包括放大、滤波、调制、解调等。

4.电源供电：为电路提供合适的电源供电，确保电路的正常工作。

根据电路所需的工作电压、工作电流等参数，选择合适的电源供电方式。

二、微电子电路设计的常见方法微电子电路的设计可以采用不同的方法，根据设计的复杂程度和需求的特点选择不同的设计方法。

以下是一些常见的微电子电路设计方法：1.集成电路设计：利用现代集成电路技术，通过在芯片上集成各个元器件和连接电路，实现功能强大的微电子电路。

集成电路设计可以极大地提高电路的集成度和性能。

2.模拟电路设计：适用于模拟信号处理的电路设计，通过对信号进行连续数学仿真和分析，设计出满足信号处理要求的电路。

常见的应用场景包括音频放大器、滤波器等。

3.数字电路设计：适用于数字信号处理的电路设计，通过对信号进行离散化、数字化处理，设计出满足数字信号处理要求的电路。

常见的应用场景包括数字电视、通信设备等。

4.混合信号电路设计：适用于模拟信号和数字信号共同存在的电路设计，通过对信号进行模拟和数字化处理，实现强大的功能。

光刻技术摘要：介绍了光刻技术的基本原理光刻步骤以及操作和其在光刻方面的应用研究的最新进展。

在光的作用下，在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形,从而实现选择性扩散和金属薄膜布线的目的.光刻是加工集成电路微图形结构的关键工艺技术，通常,光刻次数越多，就意味着工艺越复杂。

另—方面，光刻所能加工的线条越细，意味着工艺线水平越高。

光刻工艺是完成在整个硅片上进行开窗的工作。

关键词: 光刻；集成电路;光刻技术的基本原理：光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术，它先采用照像复印的方法，将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的SiO2 层或金属蒸发层上,在适当波长光的照射下，光致抗证剂发生变化,从而提高了强度,不溶于某些有机溶剂中，未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化，很容易被某些有机溶剂溶解.然后利用光致抗蚀剂的保护作用，对SiO2 层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀，从而在SiO2 层或金属层上得到与光刻掩模板相对应的图形。

（一)光刻胶的特性：1．性能：光致抗蚀剂是一种对光敏感的高分子化合物。

当它受适当波长的光照射后就能吸收一定波长的光能量，使其发生交联、聚合或分解等光化学反应。

由原来的线状结构变成三维的网状结构，从而提高了抗蚀能力,不再溶于有机溶剂,也不再受一般腐蚀剂的腐蚀．2．组成：以KPR 光刻胶为例：感光剂－－聚乙烯醇肉桂酸酯.溶剂－－环己酮。

增感剂－－5 ·硝基苊。

3．配制过程：将一定重量的感光剂溶解于环己酮里搅拌均匀，然后加入一定量的硝基苊,再继续揖拌均匀，静置于暗室中待用。

感光剂聚乙烯醇肉桂酸酯的感光波长为3800A 以内，加入5 ·硝基苊后感光波长范围发生了变化从2600—4700 A 。

（二）光刻设备及工具:1．曝光机－－光刻专用设备。

2．操作箱甩胶盘－－涂复光刻胶.3．烘箱――烤硅片。

4．超级恒温水浴锅－－腐蚀SiO2 片恒温用。

5．检查显为镜――检查SiO2 片质量。

附件4《工程光学》课程教学大纲一、课程名称：工程光学二、课程编码：0804914三、学时学分：48/3四、先修课程：高等数学、普通物理五、课程教学目标工程光学是一门重要的专业基础课，随着科学技术的不断发展、特别是激光、大规模集成电路以及电子计算机的高速发展与完善, 对光电仪器的发展注入了新的活力。

熟悉了解、并初步掌握新型光电光学系统的设计是光电子专业的学生应该达到的基本要求。

掌握光电子仪器的光学系统成像的基本概念和基本理论、分析典型光电子仪器的光学系统、掌握光学系统象差的规律，对已知的光学系统结构(r，d，n)进行光路计算，解决光电系统中光学系统的设计问题。

六、适用学科专业光电信息科学与工程、测控技术与仪器专业等七、基本教学内容与学时安排第一章几何光学的基本定律和成像概念（2学时）1.1 几何光学的基本概念1.2 几何光学的基本定律1.3 费马原理1.4 马吕斯定律1.5 成象的概念第二章球面和共轴球面系统（4学时）2.1 光线经过单个折射球面的折射2.2 单个折射球面成象的放大率拉赫不变量2.3 共轴球面系统2.4 球面反射镜第三章理想光学系统成像理论（8学时）3.1 理想光学系统与共线成像3.2 理想光学系统的基点与基面（焦点、焦平面，主点、主平面）3.3 理想光学系统的物象关系3.4 理想光学系统的放大率3.5 理想光学系统的组合3.6 透镜3.7 实际光学系统焦点位置和焦距的计算第四章平面与平面系统（6学时）4.1 平面镜成像4.2 双平面镜系统4.3 平行平板4.4 反射棱镜4.5 折射棱镜4.6 光楔4.7 光学材料第五章光学系统中的光束限制（7学时）5.1 光阑在光学系统中的作用光阑5.2 光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳5.3 视场光阑5.4 渐晕光阑5.5 光学系统的景深5.6 远心光路5.7 消杂光光阑5.8 典型系统中的光束限制与分析第八章光线的光路计算（2学时）8.1 概述8.2 子午面内光线的光路计算8.3 轴外点细光束的光路计算第九章光学系统的象差（8学时）9.1 轴上点球差9.2 彗差9.3 像散和场曲9.4 畸变9.5 正弦差9.6 位置色差(亦称轴向色差)9.7 倍率色差(亦称放大率色差或垂轴色差) 9.8 象差曲线绘制及举例第十章初级象差（2学时）10.1 初级象差一般表示式10.2 五种初级象差10.3 赛得和数的表示形式第十四章目视光学系统（5学时）14.1 眼睛的结构及其特性14.2 放大镜14.3 显微镜系统及其特性14.4 显微镜的分辩率和有效放大率14.5 显微镜物镜14.6 显微镜的照明系统14.7 望远镜系统14.8 望远镜物镜14.9 目镜14.10 透镜转象系统和场镜14.11 望远系统的外形尺寸计算第十五章摄影和投影光学系统（2学时）15.1 摄影系统的光学特性15.2 投影系统的光学特性复习2学时八、教材及参考书教材：《应用光学》，张以谟，机械工业出版社参考书：1．《光学设计理论和基础》，王之江2.《工程光学》，郁道银等，天津大学(九五国家级重点教材)3.《几何光学和光学设计》，王子余，浙江大学4.《光学设计》，袁旭沧，北京理工大学5.《应用光学例题与习题集》，顾培森，上海机械学院九、考核方式：闭卷考试。