《微电子学专业试验》教学大纲new

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一、课程的教学目标与任务

目标：通过试验教学环节，培养学生独立使用集成电路EDA工具的实践动手能力，稳定和加强集成电路EDA技术相关知识，提升学生在集成电路设计领域的竞争力，培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力，锻炼学生分析、探讨和总厚试验结果的能力。

任务：在理论课程的学习基础上，通过大量试验，熟练把握集成电路EDA技术等相关的试验手段。课程以教师讲解，学生实际动手操作以及师生探讨的形式实施。

二、本课程与其它课程的联系和分工

本课程是在学习了《模拟电子技术》、《数字电路与规律设计》、《半导体物理》、《半导体器件物理》、《半导体集成电路》、《微电子制造技术》和《电路计算机辅助设计》等理论课程后实施的一门面向微电子学专业的重要实践课程。

三、课程内容及基本要求

本试验集成电路EDA技术为核心，内容包括半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析试验，集成电路EDA设计试验两部分内容，共设置9个试验。其中半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析试验部分以讲授和观看录像为主，集成电路EDA设计试验部分以上机为主。

要求学生把握半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试方法，能够熟练使用PSPICE、Tanner两大集成电路EDA工具软件。

半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析试验部分：

(一)半导体材料电阻率的四探针法测量(1学时)

具体内容：测试给定的三块不同规格半导体材料样品电阻率，使用EXCEL软件对各个样品的测试数据进行指定方式的计算和处理，画出电阻率波动图。最终试用热探针判别材料导电类型。1.基本要求

（1）把握四探针法测量半导体材料电阻率和薄层材料电阻的测试原理及方法；（2）了解热探针判别材料导电类型的机理和方法。

2.重点、难点

重点：样品的电阻率、方块电阻、标准差、不均匀度测量和计算；难点：EXCEL软件数据处理和热探针判别材料导电类型。3.说明：学习并把握半导体材料电阻率测试。(二)高频MOSC-V特性测试(1学时)

具体内容：使用高频C-V特性测试仪、X-Y函数记录仪等测定常温、BT温度、偏置电

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压处理温度下的MOSC-V特性曲线，并由曲线计算样品的SiO2膜厚、衬底浓度、可动离子、固定电荷、平带电压等参数并分析结果。1.基本要求

（1）把握C-V测试仪、X-Y函数记录仪的使用方法；

（2）把握SiO2膜厚、衬底浓度、可动离子、固定电荷、平带电压等相关概念。2.重点、难点

重点：MOSC-V特性曲线的测试绘制；难点：根据测试曲线计算样品的杂质分布。

3.说明：学习、稳定MOSC-V特性相关概念和学习C-V测试方法。(三)PN结显示与结深测量(1学时)

具体内容：使用金相显微镜，显示采用磨角法处理并染色的PN结，测量其结深，并对试验结果进行分析和理论探讨。1.基本要求

（1）把握磨角法测量PN结结深的测试原理和方法；

（2）了解PN结显结方法和金相显微镜的使用规则和测试规范。2.重点、难点

重点：PN结显结和结深测试；难点：PN结显结、结深测试。

3.说明：学习并把握PN结结深显示及其测试方法。(四)椭偏法测量薄膜厚度(1学时)

具体内容：使用椭圆偏振仪，采用三点法测量SiO2薄膜厚度及折射率，并对试验结果进行分析和探讨。1.基本要求

（1）把握光的偏振法测量薄膜厚度的测试原理；（2）把握椭圆偏振仪的使用方法。

2.重点、难点

重点：样品SiO2薄膜厚度测试和折射率计算；难点：椭偏仪的工作原理与测量技巧。

3.说明：学习并把握采用椭偏法进行SiO2薄膜厚度测量。

集成电路EDA设计试验部分：

(一)单极共射极放大电路的设计及PSPICE仿真(2学时)

具体内容：使用ORCAD9.2软件中PSPICE模块绘制单极共射极放大电路，设置元件参数，并对该电路进行直流、交流、瞬态分析。根据分析和模拟结果修改并确定电路结构，给出电路参数。1.基本要求

（1）把握ORCAD9.2软件中PSPICE模块的使用方法；

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（2）熟悉电路的直流工作点、交流、瞬态分析方法。

2.重点、难点

重点：对单极共射极放大电路进行参数设置和直流、交流、瞬态分析；难点：参数设置和分析程序设定。

3.说明：学习ORCAD9.2软件的使用方法和功能。(二)共源共栅级放大器设计(2学时)

具体内容：使用Tanner软件设计一共源共栅极放大电路，包括原理图、网表、幅员等，并对所设计的电路进行仿真、调试。放大倍数Au?100，负载电阻CL?50pF，下限频率fL?20Hz，上限频率fH?200KHz。1.基本要求

（1）把握Tanner软件中S-edit电路绘制的方法；（2）把握Tanner软件中TSPICE电路仿真方法；（3）把握Tanner软件中L-edit幅员设计方法。2.重点、难点

重点：共源共栅极放大电路原图设计、幅员设计；难点：共源共栅极放大电路设计和设计规则理解。3.说明：学习Tanner软件的使用方法和功能。(三)差分放大器设计(2学时)

具体内容：使用Tanner软件设计一差分放大电路，包括原理图、网表、幅员等，并对所设计的电路进行仿真、调试。放大倍数Au?100，负载电阻RL?10K?，下限频率fL?20Hz，上限频率fH?200KHz。1.基本要求

（1）把握Tanner软件中S-edit电路绘制的方法；（2）把握Tanner软件中TSPICE电路仿真方法；（3）把握Tanner软件中L-edit幅员设计方法。2.重点、难点

重点：差分放大电路原图设计、幅员设计；难点：差分放大电路设计和设计规则理解。3.说明：学习Tanner软件的使用方法和功能。(四)运算放大器设计(4学时)

具体内容：使用Tanner软件设计一运算放大电路，包括原理图、网表、幅员等，并对所设计的电路进行仿真、调试。放大倍数Au?110，负载电阻RL?10K?，下限频率fL?20Hz，上限频率fH?200KHz。

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1.基本要求

（1）把握Tanner软件中S-edit电路绘制的方法；（2）把握Tanner软件中TSPICE电路仿真方法；（3）把握Tanner软件中L-edit幅员设计方法。2.重点、难点

重点：运算放大电路原图设计、幅员设计；难点：运算放大电路设计和设计规则理解。3.说明：学习Tanner软件的使用方法和功能。

(五)数字集成电路幅员提取与方向设计(4学时)

具体内容：完成给定的P型衬底N阱CMOS工艺条件下，数字集成电路单元幅员的电路反向提取、整理和结构优化；

1.基本要求

（1）完成数字集成电路单元幅员中的晶体管宽长比的测量，并将结果标注在整理完成的电路上；

（2）对数字集成电路单元进行功能分析，画出输入、输出之间的规律波形图，写出规律关系（布尔代数表达式）

2.重点、难点

重点：集成电路幅员提取；

难点：数字集成电路单元功能分析。

3.说明：学习Tanner软件的使用方法和功能。

四、教学安排及方式

总学时18/2学时，试验18/2学时，上机18/2学时。教学环节教学时数课程内容半导体