《微電子學(xué)專業(yè)試驗(yàn)》教學(xué)大綱new

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一、課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)

目標(biāo)：通過(guò)試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立使用集成電路EDA工具的實(shí)踐動(dòng)手能力，穩(wěn)定和加強(qiáng)集成電路EDA技術(shù)相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生在集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生分析、探討和總厚試驗(yàn)結(jié)果的能力。

任務(wù)：在理論課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，通過(guò)大量試驗(yàn)，熟練把握集成電路EDA技術(shù)等相關(guān)的試驗(yàn)手段。課程以教師講解，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作以及師生探討的形式實(shí)施。

二、本課程與其它課程的聯(lián)系和分工

本課程是在學(xué)習(xí)了《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電路與規(guī)律設(shè)計(jì)》、《半導(dǎo)體物理》、《半導(dǎo)體器件物理》、《半導(dǎo)體集成電路》、《微電子制造技術(shù)》和《電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》等理論課程后實(shí)施的一門面向微電子學(xué)專業(yè)的重要實(shí)踐課程。

三、課程內(nèi)容及基本要求

本試驗(yàn)集成電路EDA技術(shù)為核心，內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析試驗(yàn)，集成電路EDA設(shè)計(jì)試驗(yàn)兩部分內(nèi)容，共設(shè)置9個(gè)試驗(yàn)。其中半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析試驗(yàn)部分以講授和觀看錄像為主，集成電路EDA設(shè)計(jì)試驗(yàn)部分以上機(jī)為主。

要求學(xué)生把握半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試方法，能夠熟練使用PSPICE、Tanner兩大集成電路EDA工具軟件。

半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析試驗(yàn)部分：

(一)半導(dǎo)體材料電阻率的四探針?lè)y(cè)量(1學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：測(cè)試給定的三塊不同規(guī)格半導(dǎo)體材料樣品電阻率，使用EXCEL軟件對(duì)各個(gè)樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行指定方式的計(jì)算和處理，畫出電阻率波動(dòng)圖。最終試用熱探針判別材料導(dǎo)電類型。1.基本要求

（1）把握四探針?lè)y(cè)量半導(dǎo)體材料電阻率和薄層材料電阻的測(cè)試原理及方法；（2）了解熱探針判別材料導(dǎo)電類型的機(jī)理和方法。

2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：樣品的電阻率、方塊電阻、標(biāo)準(zhǔn)差、不均勻度測(cè)量和計(jì)算；難點(diǎn)：EXCEL軟件數(shù)據(jù)處理和熱探針判別材料導(dǎo)電類型。3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)并把握半導(dǎo)體材料電阻率測(cè)試。(二)高頻MOSC-V特性測(cè)試(1學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用高頻C-V特性測(cè)試儀、X-Y函數(shù)記錄儀等測(cè)定常溫、BT溫度、偏置電

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壓處理溫度下的MOSC-V特性曲線，并由曲線計(jì)算樣品的SiO2膜厚、襯底濃度、可動(dòng)離子、固定電荷、平帶電壓等參數(shù)并分析結(jié)果。1.基本要求

（1）把握C-V測(cè)試儀、X-Y函數(shù)記錄儀的使用方法；

（2）把握SiO2膜厚、襯底濃度、可動(dòng)離子、固定電荷、平帶電壓等相關(guān)概念。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：MOSC-V特性曲線的測(cè)試?yán)L制；難點(diǎn)：根據(jù)測(cè)試曲線計(jì)算樣品的雜質(zhì)分布。

3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)、穩(wěn)定MOSC-V特性相關(guān)概念和學(xué)習(xí)C-V測(cè)試方法。(三)PN結(jié)顯示與結(jié)深測(cè)量(1學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用金相顯微鏡，顯示采用磨角法處理并染色的PN結(jié)，測(cè)量其結(jié)深，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和理論探討。1.基本要求

（1）把握磨角法測(cè)量PN結(jié)結(jié)深的測(cè)試原理和方法；

（2）了解PN結(jié)顯結(jié)方法和金相顯微鏡的使用規(guī)則和測(cè)試規(guī)范。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：PN結(jié)顯結(jié)和結(jié)深測(cè)試；難點(diǎn)：PN結(jié)顯結(jié)、結(jié)深測(cè)試。

3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)并把握PN結(jié)結(jié)深顯示及其測(cè)試方法。(四)橢偏法測(cè)量薄膜厚度(1學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用橢圓偏振儀，采用三點(diǎn)法測(cè)量SiO2薄膜厚度及折射率，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和探討。1.基本要求

（1）把握光的偏振法測(cè)量薄膜厚度的測(cè)試原理；（2）把握橢圓偏振儀的使用方法。

2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：樣品SiO2薄膜厚度測(cè)試和折射率計(jì)算；難點(diǎn)：橢偏儀的工作原理與測(cè)量技巧。

3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)并把握采用橢偏法進(jìn)行SiO2薄膜厚度測(cè)量。

集成電路EDA設(shè)計(jì)試驗(yàn)部分：

(一)單極共射極放大電路的設(shè)計(jì)及PSPICE仿真(2學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用ORCAD9.2軟件中PSPICE模塊繪制單極共射極放大電路，設(shè)置元件參數(shù)，并對(duì)該電路進(jìn)行直流、交流、瞬態(tài)分析。根據(jù)分析和模擬結(jié)果修改并確定電路結(jié)構(gòu)，給出電路參數(shù)。1.基本要求

（1）把握ORCAD9.2軟件中PSPICE模塊的使用方法；

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（2）熟悉電路的直流工作點(diǎn)、交流、瞬態(tài)分析方法。

2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：對(duì)單極共射極放大電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和直流、交流、瞬態(tài)分析；難點(diǎn)：參數(shù)設(shè)置和分析程序設(shè)定。

3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)ORCAD9.2軟件的使用方法和功能。(二)共源共柵級(jí)放大器設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設(shè)計(jì)一共源共柵極放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?100，負(fù)載電阻CL?50pF，下限頻率fL?20Hz，上限頻率fH?200KHz。1.基本要求

（1）把握Tanner軟件中S-edit電路繪制的方法；（2）把握Tanner軟件中TSPICE電路仿真方法；（3）把握Tanner軟件中L-edit幅員設(shè)計(jì)方法。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：共源共柵極放大電路原圖設(shè)計(jì)、幅員設(shè)計(jì)；難點(diǎn)：共源共柵極放大電路設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)規(guī)則理解。3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)Tanner軟件的使用方法和功能。(三)差分放大器設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設(shè)計(jì)一差分放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?100，負(fù)載電阻RL?10K?，下限頻率fL?20Hz，上限頻率fH?200KHz。1.基本要求

（1）把握Tanner軟件中S-edit電路繪制的方法；（2）把握Tanner軟件中TSPICE電路仿真方法；（3）把握Tanner軟件中L-edit幅員設(shè)計(jì)方法。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：差分放大電路原圖設(shè)計(jì)、幅員設(shè)計(jì)；難點(diǎn)：差分放大電路設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)規(guī)則理解。3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)Tanner軟件的使用方法和功能。(四)運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設(shè)計(jì)一運(yùn)算放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?110，負(fù)載電阻RL?10K?，下限頻率fL?20Hz，上限頻率fH?200KHz。

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1.基本要求

（1）把握Tanner軟件中S-edit電路繪制的方法；（2）把握Tanner軟件中TSPICE電路仿真方法；（3）把握Tanner軟件中L-edit幅員設(shè)計(jì)方法。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：運(yùn)算放大電路原圖設(shè)計(jì)、幅員設(shè)計(jì)；難點(diǎn)：運(yùn)算放大電路設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)規(guī)則理解。3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)Tanner軟件的使用方法和功能。

(五)數(shù)字集成電路幅員提取與方向設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))

具體內(nèi)容：完成給定的P型襯底N阱CMOS工藝條件下，數(shù)字集成電路單元幅員的電路反向提取、整理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；

1.基本要求

（1）完成數(shù)字集成電路單元幅員中的晶體管寬長(zhǎng)比的測(cè)量，并將結(jié)果標(biāo)注在整理完成的電路上；

（2）對(duì)數(shù)字集成電路單元進(jìn)行功能分析，畫出輸入、輸出之間的規(guī)律波形圖，寫出規(guī)律關(guān)系（布爾代數(shù)表達(dá)式）

2.重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：集成電路幅員提取；

難點(diǎn)：數(shù)字集成電路單元功能分析。

3.說(shuō)明：學(xué)習(xí)Tanner軟件的使用方法和功能。

四、教學(xué)安排及方式

總學(xué)時(shí)18/2學(xué)時(shí)，試驗(yàn)18/2學(xué)時(shí)，上機(jī)18/2學(xué)時(shí)。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容半導(dǎo)體