半导体集成电路05无源器件
《微电子与集成电路设计导论》第五章 集成电路基础
图5.2.10 与非门电路
图5.2.11-5.2.14 电路图
图5.2.15 与非门输出响应
当A、B取不同组合的 逻辑电平时，与非门 电路的输出响应如图 5.2.15所示。
2. 或非门电路
A=0,B=0
A=0,B=1
A=1,B=0
A=1,B=1
图5.2.16 或非门电路
图5.2.17-5.2.20 A=0，B=0时的电路图
性能指标：除增益和速度外，功耗、电源电压、线性度、噪声和最大 电压摆幅等也是放大器的重要指标。此外，放大器的输入输出阻抗将 决定其应如何与前级和后级电路进行相互配合。在实际中，这些参数 几乎都会相互牵制，一般称为“八边形法则”，茹右下图所示。
➢ 增益：输出量Xout与输入量Xin的比值
➢ 带宽：指放大器的小信号带宽。
特性参数相同，当电压翻转上升时，漏极电流
ID
Kn
W L
Vin
VTN
2
0
I
Imax
即一周期的平均电流
Imean
1 6
Kn
W L
1 VDD
VDD VTN
3
Tclk
综上，短路功耗最终为
Psc VDDImean
CMOS逻辑门电路
1.与非门电路
A=0,B=0
A=0,B=1
A=1,B=0
A=1,B=1
许的临界电平和理想逻辑电平之间的范围为 CMOS电路的直流噪声容限，定义为
VNH VOH VIH
VNL VIL VOL
图5.2.6 极限输出电平定义的噪声容限
（2）极限输出电平定义的噪声容限 根据实际工作确定所允许的最低的输出
高电平VOHmin，它所对应的输入电平定义为 关门电平VOFF；给定允许的最高的输出低电 平VOLmax，它所对应的输入电平定义为开门 电平VON。开门电平和关门电平与CMOS电 路的理想输入逻辑电平之间的范围就是 CMOS电路的噪声容限。如左图所示是反相 器的噪声容限 输入高电平噪声容限：
第5章集成电路元器件及其SPICE模型ppt课件
金属叉指结构电容
优点：不需要额 外的工艺。
特征尺寸急剧降 低，金属线条的 宽度和厚度之比 大大减小，叉指 的侧面电容占主 导地位。
PN结电容
❖ 利用PN结电容的优点也是不需要额外的工艺，但所 实现的电容有一个极性问题。
❖耗尽区
❖反型区
G
Co 沟道 Cdep
Vss
G ++++++
沟道 耗尽层 P型衬底
Vss
（a）物理结构
tox d
Cgb Co 积累区
耗尽区
1.0
反型区
（b）电容与Vgs的函数关系 0.2
0
Vgs
三、集成电感
在集成电路开始出现以后很长一段时间内， 人们一直认为电感是不能集成在芯片上的。因 为那时集成电路工作的最高频率在兆赫量级， 芯片上金属线的电感效应非常小。现在的情况 就不同了，首先，近二十年来集成电路的速度 越来越高，射频集成电路（RFIC）已经有了很 大的发展，芯片上金属结构的电感效应变得越 来越明显。芯片电感的实现成为可能。
在设计电路的时候需要非常准确地 预测出电路的性能。为了做到这一点， 需要对电路尽可能地进行精确的性能分 析（Analysis）。因为集成电路元器件 无法用实物构建，必须首先建立器件模 型，然后对用这些元器件模型所设计的 集成电路进行以分析计算为基础的电路 仿真（Simulation）。
在集成电路的晶体管级仿真方面， SPICE是主要的电路仿真程序，并已成为 工业标准。因此，集成电路设计工程师， 特别是模拟和数字混合信号集成电路设计 工程师必须掌握SPICE的应用。
列举集成电路中常用的无源器件和有源器件
列举集成电路中常用的无源器件和有源器件
哎呀，各位朋友，今儿咱来摆摆龙门阵，说说集成电路里头那些个常用的无源器件和有源器件。
咱们就用四川话、贵州话、陕西话和北京话，混搭着来，看看能不能把这事儿说清楚。
咱先从无源器件开始说。
这无源器件啊，就像咱们贵州的酸菜鱼，虽然看着平淡无奇，但没了它，那味道就少了点啥。
就像电阻，它就像那酸菜，虽然不起眼，但电路里头少了它，那电路就转不动了。
电容呢，就像那鱼，存得住电，放得出来，才能让电路运行得更稳当。
电感则是那汤底，虽然看不见摸不着，但没了它，那味道就少了点醇厚。
再说说有源器件。
有源器件啊，就像咱们陕西的油泼面，有了油、面、调料，那味道才叫一个香。
二极管就像那辣椒，虽然有点辣，但正是这点辣，让电路有了方向性。
三极管就像那面条，能放大电流，让电路更加强劲。
而集成电路里的那些个放大器、振荡器，就像那油泼面的调料，让电路的功能更加丰富多样。
咱再说说北京话儿。
无源器件和有源器件，这就好比咱老北京的炸酱面，那炸酱就是有源器件，给面条儿添味儿；面条儿就是无源器件，承载着炸酱的味道。
少了炸酱，面条儿就没那么有味儿了；少了面条儿，那炸酱也没地儿去了。
所以说啊，这无源器件和有源器件，在集成电路里头，那就是一个都不能少。
哎呀，今儿咱这混搭方言说了这么多，也不知大家听明白了没。
总之啊，集成电路里头这些个无源器件和有源器件，都是各有各的用处，少了哪个都不行。
咱们得好好了解它们，才能让电路运行得更稳当、更顺畅。
电子元器件 半导体器件长期贮存 第8部分：无源电子器件-最新国标
电子元器件半导体器件长期贮存第8部分：无源电子器件1 范围本文件规定了无源电子器件长期贮存方法和推荐条件，包括运输、控制以及贮存设施安全。
长期贮存是指产品预计贮存时间超过12个月的贮存。
本文件提供了有效进行无源电子器件长期贮存的理念、良好工作习惯和一般方法。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4937.20，半导体器件机械和气候试验方法第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响（GB/T 4937.20-2018，IEC 60749-20：2008，IDT）GB/T 4937.201 半导体器件机械和气候试验方法第201部分：对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输（GB/T 4937.201-2018，IEC 60749-20-1：2009，IDT）IEC 61760-4，表面安装技术–第4部分：湿敏器件的分类，包装，标记和处理（Surface mounting technology-Part 4:Classification,packaging,labelling and handling of moisture sensitive devices）JEDEC J-STD-075 用于装配的非集成电路电子元器件分级（Classification of non-IC electronic components for assembly process）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1无源的 passive<电子器件>限定瞬时功率的时间积分从首次供电之前的瞬间开始，在任何时间间隔内不能为负的电子器件或电路。
示例电阻，电感，电容，保险丝，磁性开关，晶体振荡器，二极管，LED。
集成电路中的有源与无源器件
硅片制造厂的分区概述
扩散 扩散区一般认为是进行高温工艺及薄膜淀积的区域，扩散区的主要 没备是高温扩散炉和湿法清洗设备。高温扩散炉可以在近1200℃的高温下 工作，并能完成多种工艺流程，包括氧化、扩散、淀积、退火以及合金。 湿法清洗设备是扩散区中的辅助工具。硅片在放人高温炉之前必须进行彻 底地清洗，以除去硅片表面的沾污以及自然氧化层。 光刻 使用黄色荧光管照明使得光刻区与芯片厂中的其他各个区明显不同。 光刻的目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上。光刻胶是一 种光敏的化学物质，它通过深紫外线曝光来印制掩膜版的图像。光刻胶只 对特定波长的光线敏感，例如深紫外线和白光，而对黄光不敏感。光刻区 位于硅片 厂的中心。因为硅片从硅片制造厂的所有其他区流入光刻区。由 于在光刻过程中缺陷和颗粒可能进入光刻胶层，沾污的控制 显得格外重要。 光刻掩膜版上的缺陷以及步进光刻机上的颗粒 能够复印到所有用这些设备 处理的硅片上 。
CMOS制作步骤
形成n阱的5个主要步骤：
(1)外延生长 硅片在到达扩散区之前已经有了一个薄的外延层。外延层与衬 外延生长 底有完全相同的晶格结构，只是纯度更高，晶格缺陷更少而已。外延层已经 进行了轻的p型杂质（硼）掺杂。 (2)原氧化生长 硅片漂洗、甩干之后放人高温（1000℃）炉中。工艺腔中通 原氧化生长 入氧气使之与硅发生反应，得到大约150Å的氧化层。这一氧化层主要有以下 作用：1）保护表面的外延层免受沾污，2）阻止了在注入过程中对硅片过度 损伤，3）作为氧化物屏蔽层，有助于控制注人过程中杂质的注人深度。 (3) 第一层掩膜，n阱注人 预处理硅片的上表面涂胶、甩胶、烘焙。传送装 第一层掩膜， 阱注人 置将经过涂胶处理的硅片每次一片地送入对准与曝光系统。光刻机将特定掩 膜的图形直接刻印在涂胶的硅片上。曝光后的硅片用显影液喷到硅片上时， 图形第一次显现出来。显影后的硅片再次烘焙，并在转人离子注入区前进行 检测。
半导体集成电路定义
半导体集成电路定义
《半导体集成电路，到底是啥玩意儿》
嘿，咱今儿就来说说半导体集成电路这东西。
你们知道吗，有一次我在家拆一个旧收音机玩，就想看看里面到底有啥奥秘。
我小心翼翼地打开后盖，那里面密密麻麻的各种零件啊，就像一个小小的城市。
然后我就看到了一块小小的板子，上面布满了好多好多的小点点和线条，就跟蚂蚁排队似的。
我当时就很好奇，这是啥呀？后来我查了资料才知道，这就是半导体集成电路呀！你看，它就像是一个超级厉害的指挥中心，把各种电子信号都给安排得明明白白的。
所有的电器要正常工作，可都少不了它呢！
就好像我们的生活，看似复杂，但其实都有这样一个类似半导体集成电路的东西在默默地协调着一切。
从家里的电灯电视，到我们用的手机电脑，都有它的功劳。
它虽然小小的，不太起眼，但真的超级重要啊！所以啊，可别小瞧了这半导体集成电路，它可真是个神奇的小玩意儿呢！
哎呀，说了这么多，我感觉自己对半导体集成电路的理解又深刻了一些呢！哈哈！。
半导体集成电路
（2） 国产TTL电路分类
T1000：标准系列，相当于国际54／75系列 T2000：高速系列，相当于国际54／74H高速系 列 T3000：肖特基系列，相当于国际54／74S肖特 基系列 T4000 ： 低功 耗 肖特 基 系列 ， 相当 于 国际 54 ／ 74LS低功耗肖特基系列 T000可分为T000中速系列和T000高速系列 T000中速系列的性能类同于T1000系列 T000高速系列的性能类同于. T2000系列
6.3 各类集成电路的性能比较
6.3.1 TTL集成电路 TTL集成电路的全名称 是晶体管—晶体管逻 辑集成电路。它由 NPN或PNP型晶体管 组成。
.
1．TTL集成电路的分类
（1） 国际通用标准TTL集成电路的分类
– 54/74系列TTL数字逻辑集成电路一般分为六大 类：
– 54／74XX：标准TTL电路系列 – 54／74SXX：肖特基TLL电路系列 – 54／74HXX：高速TTL电路系列 – 54／74LSXX：低功耗肖特基TTL电路系列 – 54／74ASXX：先进肖特基TTL电路系列 – 54／74ALSXX：先进低功耗肖特基TTL电路系
单列直插式集成电路，识别其引脚时应 使引脚向下，面对型号或定位标记，自 定位标记对应一侧的第一只引脚数起， 依次为①，②，③，④……。此类集成 电路上的定位标记一般为色点、凹坑、 小孔、线条、色带、缺角等。
.
有些厂家生产的集成电路，本是同一种芯片，为了 便于在印制电路板上灵活安装，其引脚排列顺序对 称相反。一种按常规排列，即由左向右，另一种则 由右向左。对此类集成电路若封装上有识别标记， 可按上述规律分清其近脚顺序。但也有少数器件上 没有引脚识别标记，这时应从其型号上加以区别。 若其型号后缀中有一字母R，则表明其引脚顺序为 从右到左反向排列。 还有个别集成电路，设计时尾部引出脚为非等距排 列，作为标记。可按此特点来识别引脚顺序。
半导体器件原理和芯片设计
半导体器件原理和芯片设计半导体器件原理和芯片设计是现代电子技术中至关重要的一部分。
随着电子技术的迅速发展，半导体器件的设计和原理日益成为了电子行业中的重要研究领域。
本文将着重介绍半导体器件的原理以及芯片设计的基本概念和流程。
半导体器件是指通过在特定条件下利用半导体材料的特性来实现电子或光电子功能的器件。
在半导体器件中，控制电流的主要是半导体材料的电子特性。
半导体材料的电子特性决定了其具有导电性，但又不同于导体。
半导体器件可以分为有源器件和无源器件两种。
有源器件是指可以主动放大或产生能量的器件，其中最常见的有源器件就是晶体管。
晶体管是一种基于半导体材料的三极管，通过在不同的电压下对其正常工作区域中的电荷进行控制以控制电流的流动和开关。
晶体管在电子设备中被广泛应用，从电脑芯片到通信设备等各个领域均不可或缺。
无源器件是指不能主动放大信号的器件，其中最常见的无源器件就是二极管。
二极管是一种具有两个探针（即正极和负极）的器件，通过其正极和负极之间的电压差来控制电流的流动。
二极管在电子电路中被广泛用于整流、保护和电子开关等各种应用。
除了晶体管和二极管之外，还有其他种类的半导体器件，如场效应管、可控硅、光电二极管等。
每种器件都有其独特的工作原理和应用场景，能够满足不同的电子技术需求。
在半导体器件的设计中，芯片设计是至关重要的一环。
芯片是一个集成电路的核心组成部分，其中包含了多个半导体器件的结构和功能。
芯片设计的过程涉及了从原理设计到物理实现的全过程。
在芯片设计的初期，设计师需要根据特定的应用需求和功能规格来确定芯片的整体结构和功能模块。
然后，设计师会进一步进行电路原理图设计和电路模拟，通过CAD软件来验证和优化电路的性能。
在电路模拟的基础上，设计师还需要进行功耗和热分析，以确保芯片的可靠性和高效性。
一旦电路设计和验证完成，设计师将开始进行物理实现的工作。
这个过程中，设计师需要将电路转化为布局，通过多层金属线路的连接将电路元件组合在一起。
无源器件和有源器件概念及常见分类技术
无源器件和有源器件概念及常见分类天缘博客有硬件应用这个栏目,但是很少有硬件知识总结,今天再来一篇,不知道天缘网友有多少做过硬件设计的,当然了硬件里还分数字和模拟,在大公司里还要细分,比如模拟还分高低频､前端后端模块､布板等,数字还分DSP､逻辑CPLD等等,实际上硬件比软件更有意思,对硬件感兴趣的网友可以看看,天缘博客今后一段时间仍会以系统､软件应用为重点,穿插一些硬件基础文章,必要的时候,也会跟网友一同关注硬件设计｡天缘之前写过一篇关于dB知识的文章《dB､dBm､dBc､dBi､dBd 单位的区别与比较》,本文似乎算是第二篇纯硬件类,从整体上介绍一下硬件器件的常见分类:有源和无源知识｡一､无源器件和有源器件概念无源器件(Passive Device)是指工作时不需要外部能量源(Source Energy)的器件｡有源器件(Active Device)则是指工作时需要外部能量源(Source Energy)的器件,该器件有个输出,并且是输入信号的一个函数｡备注:1､有源器件和无源器件都是翻译名称,实际上从英文名称更好理解,Active表示活跃､主动､可变之意,而Passive器件则有被动､消极等意思｡2､以上说的能量源并不只是指电源,也可能指光､波等,都是天缘根据自己理解下的定义,跟网上的一些说法可能有所出入｡二､常见有源器件分立器件:LED二极管(LED)､三极管(Transistor)､场效应管(Field Effective Transistor,FET)､可控硅(SCR)等｡模拟集成电路:模拟乘法器(Analog multiplier)､模拟除法器(Analog divider)､模拟开关(Analog Switches)､比较器(Comparator)､控制电源(Controlled Power)､指数放大器(Index Amplifier)､集成运放(Integrated Operational Amplifier)､对数放大器(Logarithmic Amplifier)､稳压器(Regulators)､功率放大器(Power Amplifier,PA)､锁相环(Phase Lock Loop,PLL)､发射器(Transmitter)､波形发生器(Waveform Generator)等｡数字集成电路:编码器(Encoder)､比较器(Comparator)､计数器(Counter)､译码器(Decoder)､驱动器(Driver)､逻辑门(Logic Gate)､触发器(Trigger)､寄存器(Register)､可编程逻辑器件(PLD)､单片机(Single-Chip Microcomputer ,SCM)､DSP(Digital Signal Processor,DSP)等｡三､常见无源器件电路器件:蜂鸣器(Buzzer)､电容(Capacitor)､理想二极管(Diode)､电阻器(Resistor)､电感(Inductor)､按键(Key)､无源滤波器(Passive Filter)､排阻(Resistor Arrays)､继电器(Relay)､变压器(Transformer)､扬声器(Speaker)､开关(Switch)等｡连接器件:连接器(Connector)､电线电缆(Wire)､光纤(Optical Fiber)､印刷电路板(PCB)､插座(Socket)等｡四､补充微波类有源和无源器件微波有源器件有:低噪放､移相器､混频器､倍频器､有源滤波器等｡微波无源器件有:隔离器､双工器､环行器､耦合器､滤波器､避雷器､功分器､合路器､功率负载等｡——由于职业､专业关系,光器件类除了普通的收发模块和单多模光纤､传输距离等几个概念,其它的暂时了解不多,如幸遇到光学专业的网友欢迎赐教｡。
集成电路中的无源元
300 2800
200 1900
100 1500
50 1000
如果电路的某些特性取决于电阻的比值，则电阻比 的温度系数可以降到0.2%/℃。因为此时两个电阻的 少子寿命、结深和掺杂浓度相同，电阻比只取决于 两个电阻的L/W之比。所以在IC设计时，应尽量采用 电路特性只与电阻比有关的电路形式。
图3.5 要求匹配的电阻图形结构
当W1=W2时，两电阻比的精度可做的很高，最小可 达±0.2％。 (3)流经电阻的最大电流决定的最小电阻条宽
扩散电阻与分立电阻一样，同样有功耗的限制。 对于扁平封装或TO型封装的IC，在室温下要求电阻 的单位面积最大功耗为
P 5106W / m2 A,max
(3.10)
在考虑了端头、拐角及横向扩散三项修正后，基
区扩散电阻的计算公式为
R R ( 1 2k nk )
S W 0.55x
1
2
jc
(3.3)
当L W时，可不考虑k ；当W x 时，可不考虑横向修
1
jc
正因子m，此时 R R ( L 0.5n) (n为拐角数) (3.4) SW
2021/4/8
11
本章将介绍集成电路中常用的各类电阻器和电容器
，讨论其结构、性能、寄生效应和设计。
2021/4/8
2
CH3 集成电路中的无源元件 2
3.1 集成电阻器
集成电路中的电阻器可以通过金属膜、掺杂的多
晶硅，或者通过杂质扩散到衬底的特定区域产生。 这些电阻都是微结构，因此它们只占用衬底很小的 面积。电阻和芯片电路的连接是通过与导电金属形 成接触实现的(见下图）。
集成电路设计概论
西安交通大学微电子学系
有源器件、无源器件、分立器件、集成电路的异同
有源器件、无源器件、分立器件、集成电路的异同有源器件、无源器件、分立器件和集成电路是电子器件的四种基本类型，它们在电子领域中具有不同的作用和特点。
在本文中，将对这四种器件的异同进行全面评估，帮助读者更深入地理解它们的内涵和应用。
1. 有源器件有源器件是指需要外部能量源供给的电子器件，例如晶体管和集成电路中的放大器。
有源器件能够在不同的电路中扮演调节信号的角色，从而实现信号放大、调制、解调、幅度限制等功能。
有源器件是电子电路中不可或缺的组成部分，它们对信号的处理起着至关重要的作用。
2. 无源器件相比有源器件，无源器件指的是不需要外部能量源供给的器件，例如二极管和电阻。
无源器件在电路中主要用于对信号的传输和调节，如电流限制和电压降低等。
无源器件通常被用于控制电流和电压，以实现对电路的调节和保护作用。
3. 分立器件分立器件是指将功能完整并能独立使用的器件，如二极管、三极管和场效应管等。
分立器件可以在电路中直接使用，而不需要其他器件的帮助。
分立器件在电子电路设计中具有重要作用，它们可以根据需要独立选择，从而更灵活地实现电路功能。
4. 集成电路集成电路是将多个器件集成在一个芯片中，如微处理器和存储器件。
集成电路可以实现复杂的功能，如计算、存储、控制等，同时占用空间小、功耗低。
集成电路在现代电子设备中得到了广泛应用，它们推动了电子技术的发展，并为人们的生活带来了便利。
个人观点和理解：在电子器件中，有源器件和无源器件分别扮演着信号处理和能量传输的角色，它们互为补充，共同构成了电路的基本部分。
分立器件和集成电路则代表了电子器件的两种不同形态，它们在电子领域中发挥着不同的作用。
我认为，掌握这四种器件的特点和应用是理解电子电路设计的重要基础，也是提升电子技术应用能力的关键。
有源器件、无源器件、分立器件和集成电路各有特点，它们在电子领域中的作用和应用是不可替代的。
希望通过本文的讨论，读者能对这四种器件有更深入的理解，从而更好地应用于实际工程中。
《无源器件介绍》课件
温度特性
总结词
描述无源器件在不同温度下的性能稳 定性。
详细描述
无源器件的温度特性是指其在不同温 度下的性能稳定性。由于温度变化可 能引起无源器件的性能漂移，因此了 解其温度特性有助于保证电路的稳定 性和可靠性。
环境特性
总结词
描述无源器件在不同环境条件下的性能表现和可靠性。
详细描述
无源器件的环境特性是指其在不同环境条件下的性能表现和可靠性。例如，某些无源器件可能对湿度、压力、机 械振动等环境因素敏感，需要在特定环境下使用或采取保护措施。
03
柔性化
柔性无源器件成为研究热点，可穿戴、可折叠和可伸缩 的电子产品需求增长，为无源器件带来新的应用场景。
市场发展趋势
5G和物联网推动
随着5G通信和物联网技术的快速 发展，无源器件市场将迎来新的 增长点，尤其在射频和微波领域
。
汽车电子需求增长
汽车智能化和电动化趋势带动汽车 电子市场增长，无源器件在汽车电 子领域的应用将进一步扩大。
厚膜工艺
厚膜工艺是一种将材料通过印刷 、烧结等工艺形成无源器件的技
术。
厚膜工艺具有工艺简单、成本低 、可靠性高等优点，广泛应用于厚膜工艺的制造过程包括印刷、 烧结、涂层等步骤，其中印刷和
烧结是关键工艺。
微组装工艺
微组装工艺是一种将多个小型化无源 器件组装在一起形成复杂电路的技术 。
新工艺的探索
3D打印技术
利用3D打印技术可以制造出结构更为复杂、功能更为多样的 无源器件，提高器件的性能和集成度。
纳米压印技术
纳米压印技术可以实现高精度、大面积的图案化，为制造高 性能无源器件提供了新的途径。
新应用领域的拓展
物联网
随着物联网技术的发展，无源器件的应用领域不断拓展，涉及传感器、无线通信和能量 收集等多个方面。
半导体集成电路课程教学大纲
《半导体集成电路》课程教学大纲（包括《集成电路制造基础》和《集成电路原理及设计》两门课程）集成电路制造基础课程教学大纲课程名称：集成电路制造基础英文名称：The Foundation of Intergrate Circuit Fabrication课程类别：专业必修课总学时：32 学分：2适应对象：电子科学与技术本科学生一、课程性质、目的与任务：本课程为高等学校电子科学与技术专业本科生必修的一门工程技术专业课。
半导体科学是一门近几十年迅猛发展起来的重要新兴学科，是计算机、雷达、通讯、电子技术、自动化技术等信息科学的基础，而半导体工艺主要讨论集成电路的制造、加工技术以及制造中涉及的原材料的制备，是现今超大规模集成电路得以实现的技术基础，与现代信息科学有着密切的联系。
本课程的目的和任务：通过半导体工艺的学习，使学生掌握半导体集成电路制造技术的基本理论、基本知识、基本方法和技能，对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念，了解集成电路制造相关领域的新技术、新设备、新工艺，使学生具有一定工艺分析和设计以及解决工艺问题和提高产品质量的能力。
并为后续相关课程奠定必要的理论基础，为学生今后从事半导体集成电路的生产、制造和设计打下坚实基础。
二、教学基本要求：1、掌握硅的晶体结构特点，了解缺陷和非掺杂杂质的概念及对衬底材料的影响；了解晶体生长技术（直拉法、区熔法），在芯片加工环节中，对环境、水、气体、试剂等方面的要求；掌握硅圆片制备及规格，晶体缺陷，晶体定向、晶体研磨、抛光的概念、原理和方法及控制技术。
2、掌握SiO2结构及性质，硅的热氧化，影响氧化速率的因素，氧化缺陷，掩蔽扩散所需最小SiO2层厚度的估算；了解SiO2薄膜厚度的测量方法。
3、掌握杂质扩散机理，扩散系数和扩散方程，扩散杂质分布；了解常用扩散工艺及系统设备。
4、掌握离子注入原理、特点及应用；了解离子注入系统组成，浓度分布，注入损伤和退火。
mos管有源电阻和无源器件
2
L L
) (
2
W W
)
2
• 在大多数情况下，由于L>>Δ L，所以上式可简化成：
(S D ) R ( R口 R口 ) (
2
W W
)
2
• 通常对于上式中第一项偏差，离子注入电阻比扩散电阻要小， 衬底硅电阻比多晶硅电阻要小（多晶硅材料晶粒结构变化增 加所致）；第二项偏差，随着光刻技术特别是干法刻蚀即等 离子刻蚀技术的出现，该项偏差大大减小。
有源电阻
2 MOS管的栅极接固定偏置
• 根据MOS管的栅极所接的固定偏置的大小 不同，MOS管可工作于饱和区与三极管区。 • 在实际应用中，根据输出端不同，又可分 为漏输出与源输出两类工作方式。
有源电阻
1）漏输出，源极交流接地
• VGS是固定的，当MOS管的漏源电压大于栅极的过
驱动电压时，MOS管工作于饱和区，忽略沟道调制
无源器件
电阻 • 电阻是模拟电路的最基本的元件，在集成电路中
有多种设计和制造方法，并有无源电阻与有源电
阻之分。电阻的大小一般以方块数来表示，电阻
的绝对值为：
R R口 L W
• 式中R□为单位方块电阻值，L和W分别是指电阻 的长度与宽度。
无源器件
• 若假定这些参数是统计无关的，则电阻值的偏差可表示为：
• 考虑沟道调制效应时，交流电阻是一有限值， 但远大于在该工作点上的直流电阻，且其值 基本恒定。
有源电阻
1）忽略衬底偏置效应 • 首先根据饱和萨氏方程，可得到其电压与电 流特性： • 则有：
I D K N (V GS V th )
V V GS V DS V th
《无源器件》课件
可靠性问题
无源器件在长时间使用过程 中可能会出现老化、失效等 问题，需要加强可靠性研究 和测试。
无源器件的未来展望
定制化服务
针对不同应用场景和客户需求，无源器件 将提供定制化的设计、生产和解决方案服
务。
详细描述
无源器件通常具有稳定性高、可靠性好、成本低等优点。由于无源器件不需要外部电源供电，因此其性能受电源 影响较小，可以在各种环境下稳定工作。此外，无源器件结构简单，制造成本低，因此在电子系统中广泛应用。
02
无源器件的应用
通信系统中的应用
通信系统中的无源器件主要用于信号传输、信号处理和信号 转换等功能。
04
无源器件的性能参数
电气性能参数
电阻
电容
衡量无源器件对电流的阻碍作用，单位为 欧姆（Ω）。
衡量无源器件存储电荷的能力，单位为法 拉（F）。
电感
频率响应
衡量无源器件对变化的电流所产生的感应 电动势，单位为亨利（H）。
描述无源器件在不同频率下性能变化的特 性。
机械性能参数
尺寸
无源器件的外形尺寸和安装尺寸。
无源器件的分类
总结词
无源器件可根据其功能和应用领域进行分类。
详细描述
无源器件可以根据其功能和应用领域进行分类，如电阻器、电容器、电感器、变 压器等。这些元件在电路中起到不同的作用，如电阻器用于限制电流，电容器用 于储存电荷等。
无源器件的特点
总结词
无源器件具有一些共同的特点，如稳定性、可靠性、低成本等。
《无源器件》ppt课件
contents
目录
• 无源器件概述 • 无源器件的应用 • 无源器件的设计与制造 • 无源器件的性能参数 • 无源器件的发展趋势与挑战
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WR，min
|
W
| |
|
10m
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PA，max 5106W / m2
电阻单位面积的功耗为：PA
I 2RS W2
WR，min IMAX
RS PA，MAX
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•基区沟道电阻
n
氧化膜
N型扩散层
p
n+
n
夹层电阻区域
n
耗尽层 （反向偏压）
夹层电阻 （RF=2-10K/ )
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5
•基区扩散电阻
氧化膜
p
P型扩散层 （电阻）
n
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6
L
w
氧化膜
VCC
p
n
P型扩散层 （电阻）
n
基区扩散电阻 （Rs=100-200/ )
L R Rs W
Rs为基区扩散的薄层电阻 L、W为电阻器的长度和宽度
1. 端头修正 2. 拐角修正因子 3. 横向扩散修正因子 4. 薄层电阻值Rs的修正
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N型半导体与P型半导体
受主杂质 施主杂质
N型半导体
P型半导体
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半导体材料的导电率
E
电子以速度Vd移动
则有: Jn n0qVd (1)
Jn n E (2)
由式(1)、式（2）可得
Vd En
n q 要改变半导体
n
0 n 材料的电导率
半导体 集成电路
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1
集成电阻器 集成电容器
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2
常见的无源元件有
电阻、电容、 电感
一般集成电路中使用的无源元件:
电阻、电容
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3
R L L [] Wd S
d
L
n n0qn
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常用集成电阻器
基区扩散电阻 发射区扩散电阻、埋层扩散电阻 基区沟道电阻、外延层电阻 离子注入电阻 多晶硅电阻、MOS电阻
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半导体的导电能力随所含的微 量杂质而发生显著变化
• 一般材料纯度在99.9％已认为很高了，有0.1％的杂 质不会影响物质的性质。而半导体材料不同，纯净 的硅在室温下：＝21400Ω ·cm
• 如果在硅中掺入杂质磷原子，使硅的纯度仍保持为 99.9999％。则其电阻率变为：＝0.2Ω ·cm。因此， 可利用这一性质通过掺杂质的多少来控制硅的导电 能力。
tox=100nm时，CA=3.45e-4pF/um2
铝电极
氧化膜
30pF需约0.1mm2
N+ N-epi
p
2. 击穿电压BV较高（大于50V） BV＝EBtox
平板型电容 绝缘层的击穿电场强度（5～10）×106V/cm
大电容结构
电容极板
n
槽式结构电容 氧化膜
金属引线 n
叠式结构电容
DRAM中常用的电容
R
Rs
( W
L 0.55x jc
2k1
nk2 )
小阻值电阻可采用胖短图形 一般阻值电阻可采用瘦长图形 对大阻值电阻可采用折叠图形
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R
Rs
( W
L 0.55x jc
2k1
nk2 )
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基区扩散电阻最小条宽的设计
R
Rs
L W
氧化膜
p
P型扩散层 （电阻）
n
1. 设计规则决定最小条宽 2. 工艺水平和精度 3. 流经电阻的最大电流
取三者中的最大者
氧化膜
p
R
Rs
L W
R | R设计 R实际 |
R RS L W R RS L W
RS
RS
5~10%
L W
L
如果L>>W, 可以忽略不记
L
R RS W R RS W
如果工艺控制水平可使| W | 1m
由线宽引起的电阻相对误差η小于10%,
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•多晶硅电阻
WLຫໍສະໝຸດ SiO2RRs, polysi
( Leff W
)
Si
Leff
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C S [F] d
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导电层 绝缘层
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双极集成电路中的MOS电容器
N＋
隔离 槽
特点：
1.C单MO位S 面C积O X电容值stioo2较x0小A CA A
改变n0
电子浓度
电子迁移率
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作业
1. 教科书P65-3.1
2. 教科书P66-3.7(注：氧化层厚度
改为0.1微米）
3. 教科书P66-3.8
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