《微電子學專業(yè)試驗》教學大綱new

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一、課程的教學目標與任務

目標：通過試驗教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生獨立使用集成電路EDA工具的實踐動手能力，穩(wěn)定和加強集成電路EDA技術相關知識，提升學生在集成電路設計領域的競爭力，培養(yǎng)學生靈活運用理論知識解決實際問題的能力，鍛煉學生分析、探討和總厚試驗結(jié)果的能力。

任務：在理論課程的學習基礎上，通過大量試驗，熟練把握集成電路EDA技術等相關的試驗手段。課程以教師講解，學生實際動手操作以及師生探討的形式實施。

二、本課程與其它課程的聯(lián)系和分工

本課程是在學習了《模擬電子技術》、《數(shù)字電路與規(guī)律設計》、《半導體物理》、《半導體器件物理》、《半導體集成電路》、《微電子制造技術》和《電路計算機輔助設計》等理論課程后實施的一門面向微電子學專業(yè)的重要實踐課程。

三、課程內(nèi)容及基本要求

本試驗集成電路EDA技術為核心，內(nèi)容包括半導體材料特性與微電子技術工藝參數(shù)測試分析試驗，集成電路EDA設計試驗兩部分內(nèi)容，共設置9個試驗。其中半導體材料特性與微電子技術工藝參數(shù)測試分析試驗部分以講授和觀看錄像為主，集成電路EDA設計試驗部分以上機為主。

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

半導體材料特性與微電子技術工藝參數(shù)測試分析試驗部分：

(一)半導體材料電阻率的四探針法測量(1學時)

具體內(nèi)容：測試給定的三塊不同規(guī)格半導體材料樣品電阻率，使用EXCEL軟件對各個樣品的測試數(shù)據(jù)進行指定方式的計算和處理，畫出電阻率波動圖。最終試用熱探針判別材料導電類型。1.基本要求

（1）把握四探針法測量半導體材料電阻率和薄層材料電阻的測試原理及方法；（2）了解熱探針判別材料導電類型的機理和方法。

2.重點、難點

重點：樣品的電阻率、方塊電阻、標準差、不均勻度測量和計算；難點：EXCEL軟件數(shù)據(jù)處理和熱探針判別材料導電類型。3.說明：學習并把握半導體材料電阻率測試。(二)高頻MOSC-V特性測試(1學時)

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

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壓處理溫度下的MOSC-V特性曲線，并由曲線計算樣品的SiO2膜厚、襯底濃度、可動離子、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、可動離子、固定電荷、平帶電壓等相關概念。2.重點、難點

重點：MOSC-V特性曲線的測試繪制；難點：根據(jù)測試曲線計算樣品的雜質(zhì)分布。

3.說明：學習、穩(wěn)定MOSC-V特性相關概念和學習C-V測試方法。(三)PN結(jié)顯示與結(jié)深測量(1學時)

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)，測量其結(jié)深，并對試驗結(jié)果進行分析和理論探討。1.基本要求

（1）把握磨角法測量PN結(jié)結(jié)深的測試原理和方法；

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

重點：PN結(jié)顯結(jié)和結(jié)深測試；難點：PN結(jié)顯結(jié)、結(jié)深測試。

3.說明：學習并把握PN結(jié)結(jié)深顯示及其測試方法。(四)橢偏法測量薄膜厚度(1學時)

具體內(nèi)容：使用橢圓偏振儀，采用三點法測量SiO2薄膜厚度及折射率，并對試驗結(jié)果進行分析和探討。1.基本要求

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

2.重點、難點

重點：樣品SiO2薄膜厚度測試和折射率計算；難點：橢偏儀的工作原理與測量技巧。

3.說明：學習并把握采用橢偏法進行SiO2薄膜厚度測量。

集成電路EDA設計試驗部分：

(一)單極共射極放大電路的設計及PSPICE仿真(2學時)

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，設置元件參數(shù)，并對該電路進行直流、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、交流、瞬態(tài)分析方法。

2.重點、難點

重點：對單極共射極放大電路進行參數(shù)設置和直流、交流、瞬態(tài)分析；難點：參數(shù)設置和分析程序設定。

3.說明：學習ORCAD9.2軟件的使用方法和功能。(二)共源共柵級放大器設計(2學時)

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設計一共源共柵極放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對所設計的電路進行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?100，負載電阻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幅員設計方法。2.重點、難點

重點：共源共柵極放大電路原圖設計、幅員設計；難點：共源共柵極放大電路設計和設計規(guī)則理解。3.說明：學習Tanner軟件的使用方法和功能。(三)差分放大器設計(2學時)

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設計一差分放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對所設計的電路進行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?100，負載電阻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幅員設計方法。2.重點、難點

重點：差分放大電路原圖設計、幅員設計；難點：差分放大電路設計和設計規(guī)則理解。3.說明：學習Tanner軟件的使用方法和功能。(四)運算放大器設計(4學時)

具體內(nèi)容：使用Tanner軟件設計一運算放大電路，包括原理圖、網(wǎng)表、幅員等，并對所設計的電路進行仿真、調(diào)試。放大倍數(shù)Au?110，負載電阻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幅員設計方法。2.重點、難點

重點：運算放大電路原圖設計、幅員設計；難點：運算放大電路設計和設計規(guī)則理解。3.說明：學習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計(4學時)

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比的測量，并將結(jié)果標注在整理完成的電路上；

（2）對數(shù)字集成電路單元進行功能分析，畫出輸入、輸出之間的規(guī)律波形圖，寫出規(guī)律關系（布爾代數(shù)表達式）

2.重點、難點

重點：集成電路幅員提??；

難點：數(shù)字集成電路單元功能分析。

3.說明：學習Tanner軟件的使用方法和功能。

四、教學安排及方式

總學時18/2學時，試驗18/2學時，上機18/2學時。教學環(huán)節(jié)教學時數(shù)課程內(nèi)容半導體