微電子學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)ppt課件

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微電子學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)介紹,1,《微電子學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)》是按照我院新辦專業(yè)“微電子學(xué)專業(yè)”的培養(yǎng)方案及教學(xué)計(jì)劃要求，設(shè)置的一門(mén)重要專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。該課程是微電子學(xué)專業(yè)本科學(xué)生必修的一門(mén)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，是理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的一門(mén)課程。微電子學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及了集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、工藝及材料等多個(gè)專業(yè)方面。,2,實(shí)驗(yàn)要求和目的：,本課程要求學(xué)生先修完：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體物理，半導(dǎo)體器件，微電子學(xué)概論，模擬電子技術(shù)，數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，微電子制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等理論課程后，再進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)。 要求學(xué)生掌握半導(dǎo)體材料特性測(cè)試技術(shù)、微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析技術(shù)和微電子器件參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用技術(shù)，能夠熟練使用集成電路EDA工具軟件。,3,,實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：64 必修課 每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 考核方法: 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)完成情況 40% 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 40% 課內(nèi)考試 20%,4,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,本實(shí)驗(yàn)課程涵蓋三部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析 半導(dǎo)體器件性能參數(shù)測(cè)試 集成電路性能參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用及現(xiàn)代集成電路EDA技術(shù),5,半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)分析： 四探針?lè)y(cè)量半導(dǎo)體電阻率 半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 光電導(dǎo)衰退法測(cè)量單晶硅非平衡少數(shù)載流子壽命 用橢圓偏振儀測(cè)量薄膜厚度 P-N結(jié)的顯示與結(jié)深的測(cè)量 MOS結(jié)構(gòu)高頻C-V特性測(cè)試（演示）,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）,6,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）,半導(dǎo)體器件性能參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)： 用圖示儀測(cè)量雙極性晶體管的交、直流參數(shù) 場(chǎng)效應(yīng)晶體管參數(shù)測(cè)量 晶體管特征頻率的測(cè)量 晶閘管阻斷特性與觸發(fā)特性的測(cè)量 晶閘管通態(tài)峰值壓降的測(cè)量,7,集成電路性能參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用及現(xiàn)代集成電路EDA 技術(shù)實(shí)驗(yàn)： 雙極性運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試 版圖電路分析 幾種數(shù)字門(mén)電路的計(jì)算機(jī)模擬與仿真 運(yùn)算放大器應(yīng)用電路模擬與仿真 數(shù)字電路版圖設(shè)計(jì) 模擬集成電路設(shè)計(jì)與仿真 穩(wěn)壓電源及應(yīng)用電路的計(jì)算機(jī)模擬與仿真,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（3）,8,實(shí)驗(yàn)安排,1~4 周：實(shí)驗(yàn)2、3、9（125）； 1、14、15（523） 5~8周：實(shí)驗(yàn)8、10、12（125）； 18、22、13（523） 9~11周：實(shí)驗(yàn)17 （125）； 16、21（523） 12 周：實(shí)驗(yàn) 20 （523）課內(nèi)考試 說(shuō)明： 1、每四周完成所安排的所有實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給相應(yīng)的指導(dǎo)老師：1班：李立珺、趙萍 2班：邢立冬 3班：徐麗琴、武利翻 2、實(shí)驗(yàn)時(shí)間為：周三5~8節(jié)，周五5~8節(jié)。,9,實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)要求,實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按統(tǒng)一格式書(shū)寫(xiě)，報(bào)告內(nèi)容必須包含預(yù)習(xí)報(bào)告和正式報(bào)告兩部分： 預(yù)習(xí)報(bào)告必須在該次實(shí)驗(yàn)前完成，無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告不得參加當(dāng)次實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求、實(shí)驗(yàn)步驟與方案。 正式報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、思考題、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得，正式報(bào)告在實(shí)驗(yàn)完成后寫(xiě)，緊接預(yù)習(xí)報(bào)告部分。 預(yù)習(xí)報(bào)告和正式報(bào)告合在一起作為該次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交，實(shí)驗(yàn)報(bào)告封面按統(tǒng)一格式（見(jiàn)附件），實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容要求手寫(xiě)。,10,實(shí)驗(yàn)一 四探針?lè)y(cè)電阻率,電阻率是反映半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的重要參數(shù)之一。測(cè)量電阻率的方法很多，四探針?lè)ㄊ且环N廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆账奶结槣y(cè)試電阻率的原理和方法；針對(duì)不同幾何尺寸的樣品測(cè)試電阻率時(shí)，應(yīng)掌握其修正方法； 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1．對(duì)給定的2~3個(gè)厚度不同的樣品分別測(cè)量其電阻率、方塊電阻值。 2．對(duì)每種樣品，各測(cè)10個(gè)不同點(diǎn)，用excell計(jì)算修正求出電阻率、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析； 3．對(duì)單面擴(kuò)散和雙面擴(kuò)散樣品分別測(cè)量其薄層電阻R。,11,,實(shí)驗(yàn)二 半導(dǎo)體霍爾效應(yīng),半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體物理性質(zhì)的一種重要方法。利用霍爾效應(yīng)可以判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，測(cè)量半導(dǎo)體的載流子濃度和遷移率。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜せ魻栃?yīng)的測(cè)試原理；掌握電阻率和霍爾系數(shù)的測(cè)量方法,并用EXCEL計(jì)算多項(xiàng)電學(xué)參數(shù)，如電阻率ρ、霍爾系數(shù)、載流子濃度P0、n0等；觀察半導(dǎo)體的磁阻現(xiàn)象。,12,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用長(zhǎng)條法測(cè)試矩形樣品(n-si)的ρ和RH值。測(cè)電阻率時(shí)（磁場(chǎng)強(qiáng)度B=0）樣品電流分別取代0.4mA、0.8mA兩個(gè)值，測(cè)霍爾電壓時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度B=2000GS。 2、用范德堡法測(cè)Si薄片半導(dǎo)體樣品的ρ和RH值。測(cè)試條件同上。 3、用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。,實(shí)驗(yàn)二 半導(dǎo)體霍爾效應(yīng),13,實(shí)驗(yàn)三 用圖示儀測(cè)量雙極型晶體管直流參數(shù),雙極型晶體管是集成電路的主要有源器件之一，在電子技術(shù)方面具有廣泛的應(yīng)用。在制造晶體管和使用過(guò)程中，都要對(duì)其參數(shù)性能進(jìn)行檢測(cè)。晶體管的直流參數(shù)及性能是評(píng)價(jià)晶體管質(zhì)量及選擇的主要依據(jù)。通常采用晶體管圖示儀進(jìn)行測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饩w管特性圖示儀的基本工作原理及其使用方法；掌握用晶體管特性圖示儀測(cè)量晶體管各種特性曲線的方法；掌握用晶體管特性圖示儀測(cè)量普通二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管、三極管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管等器件的各種直流參數(shù)的方法。,14,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、整流二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管的正、反向特性測(cè)試； 2、晶體三極管的測(cè)試（分別對(duì)NPN、PNP三極管進(jìn)行測(cè)試），包括： a）三極管的輸出特性； b）飽和壓降UCES的測(cè)量； c）反向擊穿電壓： Bicep、Bvcbo、Bvebo；和反向漏電流的測(cè)試； d）三極管輸入特性的測(cè)試； 3、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（3DJ7為例）直流參數(shù)的測(cè)試。,實(shí)驗(yàn)三 用圖示儀測(cè)量雙極型晶體管直流參數(shù),15,實(shí)驗(yàn)五 場(chǎng)效應(yīng)晶體管參數(shù)測(cè)量,場(chǎng)效應(yīng)晶體管不同于一般的雙極晶體管,它是一種電壓控制器件。從工作原理看，場(chǎng)效應(yīng)晶體管與電子管很相似，是通過(guò)改變垂直于導(dǎo)電溝道的電場(chǎng)強(qiáng)度去控制溝道的導(dǎo)電能力，因而稱為“場(chǎng)效應(yīng)”晶體管。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作電流是半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子的漂移流，參與導(dǎo)電的只有一種載流子，故又稱“單極型”晶體管。通常用“FET”表示。 場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MISFET）兩大類。目前多數(shù)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管為金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）三層結(jié)構(gòu)，縮寫(xiě)為MOSFET。 本實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)型、MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的直流參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。,16,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求： 1、完成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)的測(cè)量。 2、熟悉場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要參數(shù)的物理意義及BJ2922B型場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)測(cè)試儀的使用方法,實(shí)驗(yàn)五 場(chǎng)效應(yīng)晶體管參數(shù)測(cè)量,17,實(shí)驗(yàn)六 光電導(dǎo)衰減法測(cè)量單晶硅非平衡少數(shù)載流子壽命,半導(dǎo)體材料中的非平衡少數(shù)載流子壽命對(duì)器件的電流增益、正向壓降、開(kāi)關(guān)速度的參數(shù)起著決定性作用。 光電導(dǎo)衰減法有直流光電導(dǎo)衰減法、高頻光電導(dǎo)衰減法和微波光電導(dǎo)衰減法，其差別主要在于是用直流、高頻電流還是用微波來(lái)提供檢測(cè)樣品中非平衡載流子的衰減過(guò)程的手段。 本實(shí)驗(yàn)采用高頻光電導(dǎo)衰退法來(lái)測(cè)量非平衡少子的壽命。,18,,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1．掌握用高頻光電導(dǎo)衰減法測(cè)量Si單晶中少數(shù)載流子壽命的原理和方法； 2. 加深對(duì)少數(shù)載流子壽命及其與樣品其它物理參數(shù)關(guān)系的理解。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1、測(cè)量3個(gè)不同電阻率樣品的非平衡少子壽命τ。 2、每個(gè)樣品測(cè)定2－3次，求出平均值，獲得Si材料在光照下的?V~t曲線。 3、對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。,實(shí)驗(yàn)六 光電導(dǎo)衰減法測(cè)量單晶硅非平衡少數(shù)載流子壽命,19,實(shí)驗(yàn)八 p-n 結(jié)的顯示與結(jié)深的測(cè)量,在用平面工藝制造晶體管和集成電路時(shí)，一般用擴(kuò)散法制作p-n結(jié)。由于擴(kuò)散雜質(zhì)與外延層雜質(zhì)的類型不同，所以在外延層中某一個(gè)位置，其摻入雜質(zhì)濃度與外延層雜質(zhì)濃度相等，從而形成了p-n結(jié)。將p-n結(jié)材料表面到p-n結(jié)界面的距離稱為p-n結(jié)結(jié)深，一般用Xj表示。由于基區(qū)寬度決定著晶體管的放大倍數(shù)β、特征頻率fT等電參數(shù)，而集電結(jié)結(jié)深Xjc和發(fā)射結(jié)結(jié)深Xje之差就是基區(qū)寬度，因此必須了解并掌握測(cè)量結(jié)深的原理和方法。 測(cè)量結(jié)深的方法有磨角法、滾槽法，也可以采用陽(yáng)極氧化剝層法直接計(jì)算得出。本實(shí)驗(yàn)采用磨角法。 本實(shí)驗(yàn)的目的是學(xué)會(huì)用磨角器磨角法制作p-n 結(jié)樣片，采用電解水氧化法顯示p-n 結(jié)；并利用金相顯微鏡觀測(cè)結(jié)深。,20,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用磨角器磨角法制作p-n 結(jié)樣片； 2、采用電解水氧化法顯示p-n 結(jié)； 3、用金相顯微鏡觀測(cè)樣品的相關(guān)數(shù)據(jù)并計(jì)算出結(jié)深，重復(fù)測(cè)量3 次，求出結(jié)深的平均值。,實(shí)驗(yàn)八 p-n 結(jié)的顯示與結(jié)深的測(cè)量,21,實(shí)驗(yàn)九 用橢偏儀測(cè)量薄膜厚度,二氧化硅（SiO2）介質(zhì)膜是硅集成電路平面制造工藝中不可缺少的重要材料。根據(jù)不同的需要，人們利用各種方法制備二氧化硅，用來(lái)作為器件的保護(hù)層和鈍化層，以及電性能的隔離、絕緣材料和電容器的介質(zhì)膜等。其更重要的應(yīng)用之一，就是作為選擇性擴(kuò)散的掩蔽膜。無(wú)論SiO2膜用作哪一種用途，都必須準(zhǔn)確的測(cè)定和控制它的厚度。另外，折射率是表征SiO2薄膜光學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，因此我們必須掌握SiO2膜厚及其折射率的測(cè)量方法。 通常測(cè)定薄模厚度的方法有比色法、干涉法、橢偏法等。比色法可以方便的估計(jì)出氧化硅膜的厚度，但誤差較大。干涉法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、測(cè)量方便的特點(diǎn)，結(jié)果也比較準(zhǔn)確。橢偏法測(cè)量膜厚是非破壞性測(cè)量，具有測(cè)量精度高，方法較靈敏的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此已廣泛應(yīng)用在光學(xué)、半導(dǎo)體、生物、醫(yī)學(xué)等方面。,22,實(shí)驗(yàn)九 用橢偏儀測(cè)量薄膜厚度,本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、了解用橢圓偏振法測(cè)量薄膜參數(shù)的基本原理和方法； 2、掌握SGC-2型自動(dòng)橢圓偏振測(cè)厚儀的使用方法； 3、用橢偏儀測(cè)量Si襯底上的SiO2薄膜的折射率和厚度。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．用橢偏儀測(cè)量Si襯底上的SiO2薄膜的折射率和厚度；（選兩個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試） 2．重復(fù)測(cè)量3 次，求折射率和膜厚的平均值。,23,實(shí)驗(yàn)十 晶體管特征頻率的測(cè)量,晶體管頻率特性表現(xiàn)為其交流電流增益隨晶體管工作頻率的提高而下降。晶體管特征頻率的測(cè)量定義為共射極輸出交流短路電流增益下降到時(shí)的工作頻率。它反映了晶體管在共發(fā)射運(yùn)用中具有電流放大作用的極限頻率,也是晶體管最重要的頻率參數(shù)之一。晶體管特征頻率與晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理參數(shù)有關(guān),還與晶體管工作時(shí)的電流大小密切相關(guān)。因此,晶體管的特征頻率fT是指在一定偏置條件下的測(cè)量值。其測(cè)試原理通常采用“增益—帶寬“積的方法。 本實(shí)驗(yàn)的目的是掌握晶體管特征頻率fT的測(cè)試原理及測(cè)量方法,熟悉fT分別隨IE和VCE變化的規(guī)律,加深其與晶體管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理參數(shù)各工作偏置條件的理解。為晶體管的頻率特性設(shè)計(jì),制造和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。,24,實(shí)驗(yàn)十 晶體管特征頻率的測(cè)量,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 在規(guī)范偏置條件下測(cè)量所選晶體管的特征頻率。 2. 置規(guī)范值，改變測(cè)量~變化關(guān)系。 3. 置規(guī)范值，改變測(cè)量~變化關(guān)系。 4. 在被測(cè)管的發(fā)射結(jié)并接數(shù)pF電容，觀察變化。 5. 求出被測(cè)管的，的近似值。,25,實(shí)驗(yàn)十二 雙極性運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試,集成運(yùn)算放大器是一種高性能直接耦合放大電路。在外接不同反饋網(wǎng)絡(luò)后，具有不同的運(yùn)算功能。運(yùn)算放大器除了可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加、減、乘、除、微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算外，還在自動(dòng)控制，測(cè)量技術(shù)、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜み\(yùn)算放大器主要參數(shù)的測(cè)試原理，掌握這些參數(shù)的測(cè)試方法。,26,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1、分別在6V、8V、15V三種電壓下測(cè)試運(yùn)算放大器LF741各個(gè)交、直流參數(shù)并比較分析； 2、對(duì)比分析測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果； 3、并畫(huà)出其傳輸特性和轉(zhuǎn)換速率的曲線。,實(shí)驗(yàn)十二 雙極性運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試,27,實(shí)驗(yàn)十三 版圖電路分析,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、培養(yǎng)從版圖提取電路的能力 2、學(xué)習(xí)版圖設(shè)計(jì)的方法和技巧 3、復(fù)習(xí)和鞏固基本的數(shù)字單元電路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 反向提取給定電路模塊，要求畫(huà)出電路原 理圖，分析出其所完成的邏輯功能，并進(jìn) 行仿真驗(yàn)證。,28,,29,實(shí)驗(yàn)十四 幾種數(shù)字門(mén)電路的計(jì)算機(jī)模擬與仿真,集成電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)大致可分為以下幾步：電路圖繪制和電連接關(guān)系描述、電路（模、數(shù)）特性分析與模擬。根據(jù)分析和模擬結(jié)果修改并確定電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合具體的集成電路工藝編輯集成電路版圖。 本實(shí)驗(yàn)的目的是用ORCAD軟件完成數(shù)字電路邏輯電路圖的繪制及模擬。,,30,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、模擬半加器及一位全加器的瞬態(tài)特性。 2、模擬單端輸入MOS與五管TTL非門(mén)電路的直流、交流和瞬態(tài)特性。 a、當(dāng)Vin=1V時(shí)，求各電阻上流過(guò)的電流和輸出電壓； b、求Vin為頻率10Mhz的方波時(shí)該電路輸出的頻率響應(yīng)（上升延時(shí)，下降延時(shí)和輸出電壓峰值）。Vin的峰值為2V。晶體管參數(shù)：Cjc=3pf；Cje=2pf；放大系數(shù)BF＝20； c、當(dāng)Vin為幅值3V的交流信號(hào)時(shí)，晶體管參數(shù)不變，分析該電路的交流特性（電路交流截止頻率等）。 注：信號(hào)源分別用DC、Vsin、Vpulse幅度3V，頻率1khz。 3、模擬由3非門(mén)單元構(gòu)成的信號(hào)產(chǎn)生電路,31,實(shí)驗(yàn)十五 運(yùn)算放大電路應(yīng)用電路的模擬與仿真,集成運(yùn)算放大器是廣泛應(yīng)用的集成放大器件。如果在其輸入、輸出端連接適當(dāng)?shù)脑骷纯赏瓿杉?、減、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等運(yùn)算，這些運(yùn)算電路的搭配組合還可以完成乘、除法功能。利用其反饋特性還可用作正弦波、方波等信號(hào)的發(fā)生裝置。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹荚趯W(xué)習(xí)和理解集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)及應(yīng)用，為設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用集成運(yùn)算放大器奠定基礎(chǔ)。,32,實(shí)驗(yàn)十五 運(yùn)算放大電路應(yīng)用電路的模擬與仿真,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 加法運(yùn)算電路 電壓跟隨器 減法運(yùn)算電路 積分運(yùn)算電路 微分運(yùn)算電路 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 指數(shù)運(yùn)算電路 過(guò)零比較器 信號(hào)產(chǎn)生電路 1、從以上內(nèi)容中選取5－6個(gè)應(yīng)用電路進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)邏輯功能并測(cè)試。（電源電壓為±6V下） 2、對(duì)比分析測(cè)試的數(shù)據(jù)及結(jié)果。,33,實(shí)驗(yàn)十六 數(shù)字電路版圖設(shè)計(jì),集成電路設(shè)計(jì)通常需要經(jīng)歷三個(gè)階段：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)。版圖設(shè)計(jì)是IC設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，這也是IC設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。 集成電路版圖設(shè)計(jì)是一門(mén)技術(shù)，它需要設(shè)計(jì)者具有電路系統(tǒng)原理與工藝制造方面的基礎(chǔ)知識(shí)。但它更需要設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性、空間想象力和耐性，需要設(shè)計(jì)者長(zhǎng)期工作的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的積累，需要設(shè)計(jì)者對(duì)日新月異的集成電路發(fā)展密切關(guān)注和探索，總之，集成電路版圖設(shè)計(jì)不僅僅是一門(mén)技術(shù)，也是一門(mén)藝術(shù)。,34,實(shí)驗(yàn)十六 數(shù)字電路版圖設(shè)計(jì),人工版圖設(shè)計(jì)典型過(guò)程,,35,實(shí)驗(yàn)十六 數(shù)字電路版圖設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、采用1um CMOS工藝編輯一個(gè)CMOS反相器（如圖所示）的版圖。其中 NMOS和PMOS晶體管的柵長(zhǎng)約為1um，柵寬均為6um。（采用設(shè)計(jì)規(guī)則） CMOS反相器電路圖,36,實(shí)驗(yàn)十六 數(shù)字電路版圖設(shè)計(jì),2、設(shè)計(jì)一個(gè)CMOS結(jié)構(gòu)的二選一選擇器的版圖，并作DRC驗(yàn)證： （1）根據(jù)二選一選擇器功能，分析其邏輯關(guān)系。 （2）根據(jù)其邏輯關(guān)系，構(gòu)建CMOS結(jié)構(gòu)的電路圖。 （3）利用EDA工具L－Edit畫(huà)出其相應(yīng)版圖。 （4）利用幾何設(shè)計(jì)規(guī)則文件進(jìn)行在線DRC驗(yàn)證并修改版圖。,37,實(shí)驗(yàn)十七 MOS結(jié)構(gòu)高頻C-V特性測(cè)試,MOS結(jié)構(gòu)電容-電壓特性（簡(jiǎn)稱C-V特性）測(cè)量是檢測(cè)MOS器件制造工藝的重要手段。它可以方便地確定二氧化硅層厚度、襯底摻雜濃度、氧化層中可動(dòng)電荷面密度和固定電荷面密度等參數(shù)。 本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)測(cè)量MOS結(jié)構(gòu)高頻C-V特性及偏壓溫度處理（簡(jiǎn)稱BT處理），確定二氧化硅層厚度 、襯底摻雜濃度 N、氧化層中可動(dòng)電荷面密度和固定電荷面密度等參數(shù)。,,38,實(shí)驗(yàn)十七 MOS結(jié)構(gòu)高頻C-V特性測(cè)試,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、測(cè)量初始高頻C-V特性曲線。 2、作正、負(fù)BT處理。 3、分別測(cè)出正、負(fù)BT處理后的高頻C-V特性曲線。,39,實(shí)驗(yàn)十八 PMOS運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)與模擬,在當(dāng)前的集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬和數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)是公認(rèn)的難點(diǎn)。SPICE是目前模擬和數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)中最為重要和通用的設(shè)計(jì)工具。而MOS工藝也已經(jīng)成為目前模擬和數(shù)?；旌霞呻娐分圃斓闹髁鞴に嚒Ｒ虼?，為了更好地提高同學(xué)們地設(shè)計(jì)能力和對(duì)知識(shí)地掌握，本實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有選擇數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)和雙極型模擬集成電路設(shè)計(jì)作為任務(wù)，而是選擇了MOS工藝和模擬集成電路中最重要單元電路――運(yùn)算放大器電路作為任務(wù)。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘煜み\(yùn)算放大器的基本電路結(jié)構(gòu)和基本特性；熟練掌握SPICE電路模擬與仿真技術(shù)；熟練掌握將電路圖轉(zhuǎn)化為集成電路版圖的方法與LEDIT的使用。,40,實(shí)驗(yàn)十八 PMOS運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)與模擬,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 PMOS運(yùn)算放大器電路的模擬： 本實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的PMOS運(yùn)算放大器，如圖2。整個(gè)設(shè)計(jì)包括差分對(duì)電路，一個(gè)有源跟隨器電路和一個(gè)推挽輸出緩沖電路。使用PSPICE進(jìn)行電路的DC特性和AC特性模擬。整個(gè)放大器電路包含18個(gè)晶體管，整個(gè)電路可分為三個(gè)部分：兩個(gè)差分放大器電路、源跟隨器電路和輸出緩沖電路。模擬過(guò)程中，可以將整個(gè)電路作為一個(gè)整體模擬，也可以每部分進(jìn)行單獨(dú)模擬。,41,PMOS運(yùn)算放大器電路圖,實(shí)驗(yàn)十八 PMOS運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)與模擬,42,實(shí)驗(yàn)二十 穩(wěn)壓電源及應(yīng)用電路的計(jì)算機(jī)模擬與仿真,在集成電路的設(shè)計(jì)中，穩(wěn)壓器是電子產(chǎn)品的核心部分，它保證了電子產(chǎn)品中整個(gè)電路的工作可靠性。隨著電子工程、通信工程、集成電路設(shè)計(jì)工程地迅速發(fā)展，電子電路模塊應(yīng)用已經(jīng)極為廣泛。作為微電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生有必要對(duì)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)及應(yīng)用電路有一定的了解，以便適應(yīng)未來(lái)設(shè)計(jì)工作的需要。 本實(shí)驗(yàn)的目的是在ORCAD9.2軟件環(huán)境下對(duì)直流電源電路模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，給出最佳電路形式，電路參數(shù)及優(yōu)化結(jié)果：了解電路結(jié)構(gòu)，元器件在電路中的作用、工作原理；加深對(duì)模電等課程的理解。,43,實(shí)驗(yàn)二十 穩(wěn)壓電源及應(yīng)用電路的計(jì)算機(jī)模擬與仿真,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用ORCAD9.2軟件在有關(guān)元器件庫(kù)中調(diào)出元件并繪制電路圖； 重點(diǎn)是對(duì)電路進(jìn)行模擬分析，如瞬態(tài)、交流、直流分析； 完成雙電源模擬后，用741芯片進(jìn)行反相、同相放大電路模擬并對(duì)其分析。,44,實(shí)驗(yàn)室主要儀器設(shè)備:,45,集成運(yùn)算放大器測(cè)試儀,46,晶體管圖示儀,47,晶體管開(kāi)關(guān)特性測(cè)試儀,48,高頻小功率晶體管fT測(cè)試儀,49,自動(dòng)橢圓偏振儀,50,金相顯微鏡,51,