集成电路实验讲义
《集成电路专业实验》教学提纲
《集成电路专业实验》教学大纲课程编号：课程名称：集成电路专业实验英文名称：Experiments of Integrated Circuits 学时：60/2 学分：2课程类型：限选课程性质：专业课适用专业：集成电路设计与集成系统先修课程：专业基础课和专业课开课学期：7 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：通过实验教学环节，提高学生实践动手能力，巩固和强化微电子技术和集成电路设计等方面的相关知识，培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力，培养学生自主创新的能力, 提升学生在集成电路领域的竞争力，任务：本实验内容涵盖了半导体材料、物理特性测试技术，半导体器件与电路测试技术和集成电路EDA技术等三部分。
共开设25个实验，要求选作2个半导体材料与物理特性测试实验、3个微电子器件性能测试实验、10个集成电路EDA技术实验，共计完成15个实验。
二、本课程与其它课程的联系和分工专业实验涵盖了专业基础课和专业课的基本理论与技能。
三、课程内容及基本要求具体内容：半导体材料与物理特性部分(选做2个)(一) 半导体材料电阻率的四探针法测量及其数据处理(2学时)测试分析不同规格半导体材料样品电阻率，对各样品测试数据进行计算和处理，用热探针判别材料导电类型。
1.基本要求（1）掌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。
（3）提交实验报告。
2.重点、难点重点：半导体材料的电阻率、方块电阻测量，标准偏差、不均匀度分析。
难点：数据处理，热探针判别材料导电类型机理。
3.说明：学习并掌握半导体材料电阻率测试分析和数据处理方法。
(二) C-V法测量外延层杂质浓度(2学时)使用C-V测试仪、X-Y函数记录仪测试分析肖特基二极管结构的外延层杂质分布。
1.基本要求（1）掌握C-V测试仪、X-Y函数记录仪的使用方法。
（2）掌握肖特基结构外延层杂质分布的测试技术。
《集成电路实验》课件
实验结束后，按照要求清理实验场地和设备
02 集成电路基础知识
集成电路简介
01
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一 定的电路或系统功能的微型电子部件。
02
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻 、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或 几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳 内，成为具有所需电路功能的微型结构。
面包板和跳线：用于搭建和 调试电路。
电阻、电容、电感等电子元 件：用于构建测试电路。
电源适配器：为电路提供稳 定的电源。
实验设备与器材的使用与维护
使用
在实验前应熟悉各种设备的使用方法 ，遵循操作规程，避免因误操作导致 设备损坏或数据误差。
维护
实验结束后，应按照设备要求进行清 洁和维护，确保设备的长期使用和精 度。同时，对于易耗品如探针、连接 线等，应及时更换以保证实验效果。
按加工工艺可分为半导 体集成电路和薄膜集成 电路。
集成电路的应用与发展趋势
集成电路的应用非常广泛，包括计算机、通讯 、消费电子、汽车电子、工业控制、军事和航 空航天等领域。
随着科技的不断发展，集成电路的发展趋势是 不断向更小尺寸、更高性能、更低功耗、更高 集成度和智能化方向发展。
同时，集成电路的设计和制造技术也在不断进 步，新材料、新工艺、新器件的不断涌现，为 集成电路的发展注入了新的活力。
实验数据与结果分析
学生们通过实验数据验证了理论知识的正确性，并对电路性能进行 了优化，达到了预期的实验效果。
实验收获与体会
理论知识与实践结合
01
学生们通过实验将理论知识与实践相结合，加深了对
集成电路的理解和掌握。
独立思考与团队协作
集成电路原理实验讲义
实验指导书教学单位：电子工程系课程名称：集成电路原理面向专业：电子科学与技术电子科技大学中山学院2010年2月实验指导书实验一：熟悉L-EDIT软件工具学时安排：3学时实验类别：演示性实验要求：必做￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣一、实验目的和任务本实验其目的在于：学会使用集成电路版图设计L-EDIT软件工具，熟练画电路版图的操作指令和各种快捷命令，并熟悉应用特定工艺库即工艺文件来实现电路。
通过该实验，使学生掌握L-EDIT的设计方法，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力，为将来成为优秀的后端工程师做准备。
二、实验原理介绍如将设计好的电路制成实际使用的集成块，就必须利用版图工具将设计的电路采用标准工艺文件转换成可以制造的版图。
然后再将版图提交给集成电路制造厂家（foundry），完成最后的集成块制造，所以画版图的本质就是画电路原理图。
在画版图时，首先要明白工艺文件的含义，每一种工艺文件代表一条工艺线所采用的光刻尺寸，以及前后各个工序等等；其次要懂得所使用的工具步骤及各个菜单及菜单栏的内容，以便熟练使用该软件；最后对所画版图进行验证，确保不发生错误。
此外，还必须了解所使用的版图设计法则，对于不同的工艺尺寸其法则有所不同，这就要求设计者在应用该软件时，必须熟悉相应的设计法则，为完成正确的版图做准备。
该实验原理是画常用的NMOS管，画图时要求熟悉NMOS的工艺过程及设计法则。
三、实验设备介绍1.工作站或微机终端一台2.局域网3.L-EDIT版图工具软件 1套四、实验内容和步骤了解L-EDIT版图软件工具的安装，熟悉该软件工具栏的菜单功能及使用方法。
试以NMOS器件为例，调用相应的工艺文件画版图（如选用几微米的工艺线、设计法则）。
对所画的版图进行DRC验证，并修改不正确的部分。
1.安装L-EDIT仿真软件：先点击Daemon.exe文件，用虚拟光驱将.ISO文件载入，并点击L-EDIT 的Setup.exe文件即可。
《集成电路设计实践》第一讲_A
课程进度安排（续二）
第9周：Cell-based设计方法及工具 3.1 Cell-based设计流程介绍 3.2 Verilog简介 第10周： 3.3 电路综合 第11周： 3.4 布局布线 3.5 DRC与LVS
课程进度安排（续三）
第12周：项目设计——CYCLIC ADC的设计 4.1 CYCLIC ADC原理 4.2 CYCLIC ADC电路设计 4.3 版图设计考虑 4.4 ADC性能仿真 4.5 设计报告要求 第13周：深亚微米工艺下的集成电路设计方法 5.1 按比例缩小原理 5.2 短沟道效应 5.3 深亚微米工艺下的设计讨论 5.4 SOC设计 第14~16周：项目设计与辅导
课程进度安排（续一）
第5周：Full-custom设计方法及工具 2.1 Full-custom设计流程介绍 2.2 原理图输入与电路网表导出 第6周： 2.3 HSPICE电路仿真 第7周： 2.4 版图编辑 第8周： 2.5 设计规则检查(DRC)与版图电路比对(LVS) 2.6 版图参数提取和后仿真 2.7 分层设计讨论
一. 集成电路设计基础
1.2 版图的基本概念
版图结构
集成电路加工的平面工艺
制 版 加 工
芯片的剖面结构
从平面工艺到立体结 构，需多层掩膜版，故 构，需多层掩膜版，故 版图是分层次的，由多 层图形叠加而成！
一个简单的例子
Vdd 版 图 in metal1
N＋ 剖 N-阱 面 N-阱 图 P-substrate N＋ P＋
逆向电路提取 逆向电路提取
解剖照相 拼图 电路提取 分析与仿真
集成电路分类
集 成 电 路 按用途 数 字 集 成 电 路 模 拟 集 成 电 路 数 模 混 合 集 成 电 路 按集成规模 ULSI ULSI GLSI GLSI 大 规 模 超 大 规 模 集 成 电 路 按制作工艺 GaAs GaAs MOS MOS Bipolar Bipolar 集 成 电 路 集 成 电 路 按生产形式 标 专 准 用 通 集 用 成 集 电 成 路 电 路 ASIC ASIC
集成电路实验讲义
REPORTING
2023 WORK SUMMARY
集成电路实验讲义
汇报人：XX
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目录
• 集成电路基础概念与原理 • 集成电路实验设备与材料 • 基本放大电路设计与测试 • 数字逻辑门电路设计与实现 • 触发器、寄存器与计数器应用举例 • 模拟信号处理模块设计与实现 • 总结回顾与展望未来发展趋势
集成电路基本组成与工作原理
基本组成
集成电路通常由半导体材料制成的芯片、封装外壳、引脚等部分组成。芯片是集 成电路的核心部分，包含了实现电路功能的各种元器件和互连线。
工作原理
集成电路的工作原理基于半导体材料的特性，通过控制半导体材料中载流子的运 动来实现电路的功能。具体来说，集成电路中的元器件如晶体管、电阻、电容等 通过一定的连接方式组成电路，实现信号的放大、处理、传输等功能。
集成电路技术未来发展趋势预测
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
高性能集成电路
随着科技的不断发展， 未来集成电路将更加注 重高性能、低功耗等方 面的优化，以满足不断 增长的计算和存储需求 。
三维集成技术
三维集成技术将成为未 来集成电路发展的重要 方向之一，通过垂直堆 叠芯片实现更高密度的 集成和更短的互连距离
XX
REPORTING
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
计数器作用
计数器是一种用于实现计数功能的逻辑电路 ，具有计数输入、计数输出和计数控制等功 能。在数字系统中，计数器可用于实现定时 、分频、程序控制等操作。例如，在计算机 中，计数器可用于实现程序计数器（PC） ，控制指令的执行顺序。
PART 06
模拟信号处理模块设计与 实现
《集成电路》 讲义
《集成电路》讲义一、集成电路的定义与发展历程集成电路，顾名思义，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成制作在一块半导体晶片上，从而形成一个具有特定功能的电路。
集成电路的发展可以追溯到上世纪中叶。
1958 年，杰克·基尔比（Jack Kilby）发明了第一块集成电路，这一开创性的发明为电子技术的发展带来了革命性的变化。
在早期，集成电路的集成度很低，只能容纳几个元件。
随着技术的不断进步，集成电路的集成度越来越高，从小规模集成电路（SSI）发展到中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI），乃至现在的特大规模集成电路（ULSI）和巨大规模集成电路（GSI）。
每一次集成度的提高，都意味着芯片性能的大幅提升、功耗的降低以及成本的下降。
这使得集成电路在计算机、通信、消费电子等领域得到了广泛的应用，极大地推动了信息技术的发展和社会的进步。
二、集成电路的制造工艺集成电路的制造是一个极其复杂且精密的过程，涉及到多个学科和技术领域。
首先是设计环节。
设计人员使用专门的软件工具，根据电路的功能和性能要求，设计出芯片的电路图和版图。
然后是制造环节。
制造过程通常在高度洁净的晶圆厂中进行。
首先，需要准备晶圆，通常是硅晶圆。
然后通过光刻、蚀刻、掺杂等一系列工艺步骤，在晶圆上形成晶体管、电阻、电容等元件，并将它们连接起来。
光刻是其中最为关键的工艺之一。
它通过使用紫外线或极紫外线光源，将掩膜版上的图形转移到晶圆表面的光刻胶上，从而定义出元件的形状和位置。
蚀刻则用于去除不需要的材料，以形成所需的电路图案。
掺杂是通过注入杂质离子，改变半导体的电学性质，从而实现晶体管的功能。
制造完成后，还需要进行测试和封装。
测试是为了确保芯片的功能和性能符合设计要求。
封装则是将芯片保护起来，并提供与外部电路连接的接口。
三、集成电路的分类集成电路的分类方式多种多样。
集成电路导论实验报告
集成电路导论实验报告实验一：集成电路的基本参数测量方法实验目的：1. 了解集成电路的基本参数。
2. 学习集成电路的测量方法。
3. 掌握集成电路测量所需的仪器和设备的使用方法。
实验器材：1. 集成电路：选取常见的几种逻辑门电路芯片。
2. 集成电路测试台：包括电源、波形发生器、示波器等。
3. 测试电缆和测量仪器。
实验步骤：1. 准备集成电路和测试台，并将电源、波形发生器和示波器连接好。
2. 将集成电路插入测试台相应插槽，并按照测试仪器的要求连接电路。
3. 打开电源并设置合适的电压和频率。
4. 使用示波器观察集成电路的输入输出电压波形，并记录相应数据。
5. 根据所测数据计算集成电路的基本参数，如电压增益、功耗等。
6. 对不同类型的集成电路重复上述步骤，进行不同参数的测量。
实验结果：以74LS00为例，通过测量得到的数据如下：输入电压：2V输出电压：4V功耗：20mW增益：2实验讨论：根据测得的数据，可以看出74LS00逻辑门电路芯片在2V的输入电压下，产生4V的输出电压，且功耗为20mW。
通过计算得到的增益为2，即输出电压是输入电压的2倍。
这些参数的测量结果可以用来评估集成电路的性能和设计电路时的参考。
实验总结：通过本次实验，我们学习了集成电路的基本参数测量方法，掌握了集成电路测量所需的仪器和设备的使用方法。
实验中我们选取了几种常见的逻辑门电路芯片进行了测量，通过观察波形、记录数据和计算参数，获得了它们的基本参数。
这些参数的测量对于电路设计和性能评估都具有重要的参考价值。
集成电路讲义
集成电路讲义Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998数字电路可用集成电路实验1 常见门电路功能测试说明：此实验输入端接逻辑电平，输出端接发光二极管（LED），逻辑电平的H和灯亮为1，逻辑开关的L和灯灭为0.一、测试与非门（74LS00）、或非门（74LS02）、异或门（74LS86）功能，分别列出测得的功能表。
二、 测试与或非门74LS54的功能表74LS54的真值表： Y=ABCDE 的真值表三、用两输入与非门、两输入或非门、两输入异或门分别组成反相器，画出接线图并测试功能。
四、利用现有门电路，五变量函数Y=ABCDE ，画出电路并实现。
实验二 TTL 与非门基本参数测试一、用反相器74LS04中任选一个门，用万用表测试开路输出的V OH 、V OL 二、按图2-1接线，用万用表逐点测U I -U O ，并绘出电压传输特性曲线。
表2-1 U I 、U O 值三、搭建图2-2，测试TTL 反相器74LS04输入负载特性，绘出输入负载特性曲线。
（注意：用万用表测R I ，要断开电阻与门的接线。
建议：R I 的阻值小于1千欧时，电位器改用1千欧）表2-2 R I 、U I 值四、用最少的两输入与非门实现异或运算Y=A ⊕B 思考题：TTL 门电路，输入端悬空，输入电压是高还是低实验三 SSI 组合逻辑电路一．图3-1为交通灯故障检测电路，理论分析该电路输出L 。
然后搭建电路，验证实验结果与理论分析是否一致，并用文字说明该电路的功能。
图3-1二．设计一个能判断一位二进制数A 和B 大小的比较电路，根据试验箱中的门电路，画出逻辑图，搭建电路，测试功能。
（选做）三．用现有门电路设计并实现全加器。
实验四 MSI 组合逻辑电路表4-1 138功能表一．测试译码器74LS138功能。
A 2、A 1、A 0、S 1、32S S 、输入端接逻辑开关，各输入端接LED 灯，由测试结果列出功能表，填入表4-1。
集成电路实验讲义PPT课件
R2 1M
8
+15 V
2 3
R4 100 k
4
IC1A 1
1/ 2OP A211
-15V
Uo
R5 100 k
4
3
C1
S2
1u +15 V
8
7 1/ 2OP A2111
IC1B 6
5
4
-15V
图11-2-5 自动校零仪器放大器
2020/8/8
.
24
2．自动校零仪器放大器
• 图中IC1A是主放大器，IC1B是辅助放大器。IC1B 配合IC1A完成自动校零功能。
均不需外加补偿电容。
2020/8/8
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4
•μA741采用DIP8和SO8封装
OFFSETNELL 1 –IN 2 +IN 3 –V 4
μA741
－ +
8 NC 7 +V 6 OUTPUT 5 OFFSETNELL
图11-2-1 μA741的引脚及功能
2020/8/8
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5
2 积分器
当开关S1断开时，IC1及其周围元件构成反相型积分器。
1 μA741芯片简介
• μA741是第二代集成运放的典型代表 • 是采用硅外延平面工艺制作的单片式高增益运放。 • 其特点是： • 采用频率内补偿， • 具有短路保护功能， • 具有失调电压调整能力， • 具有很高的输入差模电压和共模电压范围， • 无阻塞现象，功耗较低，电源电压适应范围较宽。 • 有很宽的输入共模电压范围，不会在使用中出现“阻塞”， • 在诸如积分电路、求和电路及一般的反馈放大电路中使用，
R1 Ui1 10k
R3
1M
C1 Uo1
数字集成电路试验讲义
数字电子技术实验前言数字电子技术是一门实践性很强的技术课，必须十分重视加强实验教学。
数字电子技术实验课的目的是进一步巩固和加强理论知识，培养基本操作技能，提高解决实际问题的能力。
随着数字电子技术的高速发展，中规模集成电路较以前有更多应用，数字电路较脉冲电路有更多应用，基于这种情况，有必要对本课程实验作相应调整。
为了达到上述目的，根据数字集成电路教学大纲及我系实际情况编写了该实验指导书。
全书共分十二个实验，每个实验包括有：实验目的、实验器材、实验内容和步骤、实验报告要求等项目。
本书可供非电类专业使用。
在编写过程中，由于时间仓促，加之本人水平有限，凡有不妥之处，请读者批评指正。
编者实验一集成逻辑门电路逻辑功能的测试一、实验目的1．熟悉数字逻辑实验箱的结构、基本功能和使用方法。
2．掌握常用非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能及其测试方法。
二、实验器材1．数字逻辑实验箱DSB-3 1台2. 万用表1只3．元器件：74LS00（T065）74LS04 74LS55 74LS86 各一块导线若干三、实验说明1．数字逻辑实验箱提供5 V + 0.2 V的直流电源供用户使用。
2．连接导线时，为了便于区别，最好用不同颜色导线区分电源和地线，一般用红色导线接电源，用黑色导线接地。
3．实验箱操作板部分K0-K7提供8位逻辑电平开关，由8个钮子开关组成，开关往上拨时，对应的输出插孔输出高电平“1”，开关往下拨时，输出低电平“0”。
4．实验箱操作板部分L0-L7提供8位逻辑电平LED显示器，可用于测试门电路逻辑电平的高低，LED亮表示“1”，灭表示“0”。
四、实验内容和步骤1．测试74LS04六非门的逻辑功能将74LS04正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-1要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。
2．测试74LS00四2输入端与非门逻辑功能将74LS00正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-2要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。
《集成电路基础知识培训》讲义
手机芯片设计与制造需要考虑到 功耗、性能、面积和成本等多个 因素，同时还需要满足日益增长
的计算和通信需求。
高集成度、低功耗和高效能是手 机芯片设计与制造的重要发展趋
势。
案例二：汽车电子控制系统中的集成电路
汽车电子控制系统是集成电路 应用的另一个重要领域，涉及 到汽车的安全、舒适和节能等 方面。
包含5000-10万个逻辑门或5万-100万个晶 体管。
包含超过10万个逻辑门或超过100万个晶体 管。
按结构分类
单片集成电路
多芯片组件（MCM）
整个电路集成在一块芯片上，如微处 理器、存储器等。
将多个独立的芯片通过导电胶粘接或 其它互连技术集成在一起，形成一个 整体。
混合集成电路
由多个独立的半导体器件和被动元件， 通过一定的电路互连集成在一块衬底 上。
根据规格说明书，进行逻辑设计，包括算法 设计、逻辑电路设计等。
规格制定
根据需求分析结果，制定芯片规格说明书， 明确芯片功能、性能参数等。
物理设计
将逻辑设计转化为物理版图，进行布局、布 线、电磁兼容性等设计。
集成电路制造流程
薄膜制备
在晶圆表面制备所需薄膜，如 氧化层、绝缘层等。
掺杂与退火
通过掺杂工艺将杂质引入晶圆 中，实现不同导电类型的区域， 并进行退火处理。
材料准备
准备晶圆、光刻胶等制造所需 材料。
光刻与刻蚀
通过光刻技术将设计好的电路 图形转移到晶圆表面，然后进 行刻蚀，形成电路结构。
测试与封装
对制造完成的芯片进行测试， 确保性能达标，然后进行封装， 便于应用。
集成电路测试与验证
功能测试
测试芯片的功能是否符合设计要求， 验证逻辑和性能参数是否达标。
集成电路原理实验讲义
集成电路原理一、实现课程简介集成电路原理是一门理论性较强的课程，同时也是一门综合型课程。
它结合了电路，模拟电路，线性电子电路等方面的知识，使学生在学习新知识的同时又加强了对以往知识的巩固。
由于集成电路较强的理论性，开设集成电路实验课的意义就不言而喻。
通过实验，使得学生对理论知识有了更好的掌握，并锻炼了学生的动手能力。
本课程实验共四个，分别为：积分与微分电路（有源）、有源滤波器、电压/频率转换电路、波形变换电路，每个实验均紧贴课程内容，并针对学生在学习理论过程中易遇到的难题部分，在实验中通过练习和思考题的方式予以帮助解决。
四个实验由易到难，由浅到深，使学生易于理解和掌握。
二、TPE-A实验箱简介：集成电路原理的实验均是在TPE-A实验箱中完成，该实验箱主要是用于完成低频模拟电子技术方面的实验。
该实验箱的实验板采用独特工艺，正面贴膜同时印有原理图及符号，反面为印制导线并焊有相应元器件，需要测量及观察的部分装有自锁紧式接插件，使用直观、可靠，维修方便、简捷。
同时在使用该实验箱的时候，配备使用数字万用变、双踪示波器、函数发生器等仪器，使学生的动手能力得到充分锻炼。
实验一积分电路与微分电路一、实验目的1. 掌握由运算放大器组成的积分与微分电路。
2. 掌握积分与微分电路的特点，并观察记录积分与微分电路的实验区别。
3. 熟悉运算放大器在电路中的使用。
二、实验仪器1. 数字万用表2. 信号发生器3. 双踪示波器4. TPE-A实验箱三、实验原理1.积分电路如图1.1所示，其输出信号与输入信号的积分成正比，采用基本积分电路可以实现某一信号的一般波形转换（电路原理基于电容的冲放电原理），积分电路运算关系：⎰RCVo Vidt=)/1-(图1.1 积分电路2.微分电路如图1.2所示，其输出信号与输入信号的微分成正比，微分电路运算关系：)V-=RCdVi(o dt/图1.2 微分电路3.积分-微分电路如图1.3所示。
图1.3积分-微分电路图四、实验内容与步骤1. 积分电路部分：（1）按实验图在实验箱中连接电路，并在输入端取Vi =1V，观察输出Vo的结果。
集成电路测试基础
3.1 用于模拟的模型电路 .......................................................................................................... 11 3.2 真值模拟算法...................................................................................................................... 11
1.3 故障模型................................................................................................................................ 4 1.3.1 “不正确”的表达方式 ............................................................................................. 4
4.2 布尔差分法.......................................................................................................................... 17 -I-
4.2.1 布尔差分法的基本原理 ............................................................................................. 17 4.2.2 单条路径敏化 ............................................................................................................. 19 4.3 D 算法 .................................................................................................................................. 20 4.3.1 ATPG 代数 .................................................................................................................... 20 4.3.2 立方............................................................................................................................. 21 4.3.3 D 前沿，J 前沿和测试立方 ................................................................................. 22 4.3.4 D 算法求组合电路中单固定故障的一个测试码 ................................................ 22 4.4 PODEM 算法 ........................................................................................................................ 23 4.4.1 PODEM 算法原理......................................................................................................... 23 4.4.2 PODEM 算法的特点..................................................................................................... 24 4.5 FAN 算法 .............................................................................................................................. 25
集成电路讲义设计基础Ch03
集成电路设计基础 Ch03
眼镜小生制作
华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
第3章 IC制造工艺
3.1 外延生长 3.2 掩膜制作
3.3 光刻
3.4 刻蚀
3.5 掺杂
3.6 绝缘层形成
3.7 金属层形成
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
3.1 外延生长(Epitaxy)
将初缩版装入步进重复照相机, 进一步缩小到 22 cm2或3.53.5 cm2, 一步一幅印到铬(Cr)板 上, 形成一个阵列.
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不同的外延工艺可制出不同的材料系统.
2021/1/15
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
液态生长(LPE: Liquid Phase Epitaxy)
LPE意味着在晶体衬底上用金属性的溶液形成一 个薄层。在加热过的饱和溶液里放上晶体,再把 溶液降温,外延层便可形成在晶体表面。原因在 于溶解度随温度变化而变化。
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
金属有机物气相外延生长
（MOVPE: Metalorganic Vapor Phase Epitaxy）
III-V材料的MOVPE中，所需要生长的III， V族元素的源材料以气体混和物的形式 进入反应炉中已加热的生长区里，在 那里进行热分解与沉淀反应。
LPE是最简单最廉价的外延生长方法.在III/IV族 化合物器件制造中有广泛的应用.但其外延层的 质 量 不 高 . 尽 管 大 部 分 AlGaAs/GaAs 和 InGaAsP/InP器件可用LPE来制作, 目前, LPE逐渐 被VPE, MOCVD, MBE法代替.
《集成电路概述》 讲义
《集成电路概述》讲义一、什么是集成电路集成电路，这个听起来有些高深莫测的名词，其实在我们的日常生活中无处不在。
从我们手中的智能手机，到家里的电视、电脑，再到汽车里的各种控制系统，都离不开集成电路的身影。
简单来说，集成电路就是把许多电子元件，比如晶体管、电阻、电容等等，集成在一块小小的半导体晶片上。
这些电子元件按照特定的电路设计连接在一起，能够实现各种各样的功能。
它就像是一个微型的电子城市，里面有无数的“居民”（电子元件），它们各司其职，共同协作，完成各种复杂的任务。
比如说，有的负责处理信号，有的负责存储数据，有的负责控制电流等等。
二、集成电路的发展历程集成电路的发展可以追溯到上世纪中叶。
在早期，电子设备使用的是分立元件，就是一个个单独的电子元件通过电线连接在一起。
这样的方式不仅占用空间大，而且可靠性低，生产成本高。
1958 年，杰克·基尔比发明了世界上第一块集成电路，这是电子技术发展史上的一个重要里程碑。
从此，集成电路的发展进入了快车道。
在随后的几十年里，集成电路的集成度越来越高，性能越来越强，尺寸却越来越小。
从最初的几个元件集成在一块晶片上，到现在可以集成数十亿个晶体管。
这个发展过程就像是在一个有限的空间里不断地塞进更多的东西，而且还要让它们都能高效地工作。
这背后依靠的是不断进步的制造工艺和设计技术。
三、集成电路的制造工艺制造集成电路可不是一件简单的事情，它需要一系列复杂而精细的工艺。
首先是设计阶段，工程师们要根据需要实现的功能，设计出集成电路的电路图。
这就像是规划一个城市的布局，哪里是商业区，哪里是住宅区，都要考虑得清清楚楚。
然后是制造阶段。
制造集成电路的主要材料是硅，要把硅制成纯净的硅片，就像制作一张平整光滑的白纸。
接下来，通过光刻技术，在硅片上刻出电路的图案。
这就像是在白纸上用精细的刻刀刻出图案一样。
之后，通过掺杂等工艺，改变硅片不同区域的电学性质，形成晶体管等元件。
再经过一系列的加工和处理，最终制成集成电路。
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3．微分器
（1）将开关S1断开，S2闭合。
（2）调零： 将输入端ui2接地，用数字万用表测输出电压uO2，调节调零电位器 Rp2，直至UO2=0（或UO2≈0）。
R3
1M
C1 Uo1
0.1u +12 V
7
IC1
2
uA741
S1
6
3
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S2
1
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R2 Rp1
Ui2
10k 100 k
-12V
C2 R6 100
0.1u
C3 100 0p R5
10k +12 V
7
IC2
2
uA741
6
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Uo2
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R4 Rp2 10k 100 k
-12V
图11-2-2 积分器和微分器电路原理图均不需外加补偿电源自。2020/4/24A
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•μA741采用DIP8和SO8封装
OFFSETNELL 1 –IN 2 +IN 3 –V 4
μA741
－ +
8 NC 7 +V 6 OUTPUT 5 OFFSETNELL
图11-2-1 μA741的引脚及功能
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2 积分器
当开关S1断开时，IC1及其周围元件构成反相型积分器。
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4．积分器和微分器
（1）将开关S2断开、S1闭合。
（2）输入方波信号： • 用信号发生器，在输入端ui1加入方波信号， 频率为100Hz，电压幅度为±2V。 • 用数字示波器观察uo1、uo2的波形，并记录其 数值。
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【实验报告要求】
•（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图， 并 将此图粘贴到实验报告中。 •（2）画出实验观察到的输入、输出信号的波形，与 Proteus 软件（或Multisim 软件）仿真结果比较，并予 以分析。 •（3）分析积分时间常数对输出电压斜率的影响。 •（4）写出收获和体会。
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• 积分器 • 广泛应用于扫描电路、A/D转换和模拟运算等方面。 其输出电压和输入电压的积分成线性关系。
• 输出电压与输入电压的关系为
uo1(t)R11C1 ui1(t)dt
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3 微分器
当开关S1断开、S2闭合时，IC2及其周围元件构成反相型微分器。
R1 Ui1 10k
（1）将开关S1断开。
（2）调零：将输入端ui1接地，用数字万用表测输出电压 uO1，调节调 零电位器Rp1，直至UO1=0（或UO1≈0）。
（3）输入方波信号： ①用信号发生器，在输入端ui1加入方波信号，频率为100Hz，电压幅 度为±2V。用数字示波器观察ui1、uO1的波形，并记录其数值。 ②输入信号的电压幅度不变，改变频率，观察并记录ui1、uO1的波形。 ③输入信号的频率不变，改变电压幅度，观察并记录ui1、uO1的波形。
（3）输入方波信号： 用信号发生器，在输入端ui2加入方波信号，频率为200Hz，电压 幅度为±2V。用数字示波器观察ui2、uO2的波形，并记录其数值。
（4）输入正弦波： ①用信号发生器，在输入端ui2加入正弦波信号，频率为160Hz， 电压有效值为1V。观察并记录ui2、uO2的波形及相位差。 ②改变正弦波信号的频率，观察并记录ui2、uO2的波形及相位差。
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图11-2-2 积分器和微分器电路原理图
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【实验原理】
1 μA741芯片简介
• μA741是第二代集成运放的典型代表 • 是采用硅外延平面工艺制作的单片式高增益运放。 • 其特点是： • 采用频率内补偿， • 具有短路保护功能， • 具有失调电压调整能力， • 具有很高的输入差模电压和共模电压范围， • 无阻塞现象，功耗较低，电源电压适应范围较宽。 • 有很宽的输入共模电压范围，不会在使用中出现“阻塞”， • 在诸如积分电路、求和电路及一般的反馈放大电路中使用，
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实验1——积分器和微分器（μA741）
【实验目的】 （1）学会用集成运放设计积分器和微分器，
熟悉电路原理 和元件参数的计算。 （2）熟悉积分器和微分器的特点、性能，并会应用。 【实验仪器】 • 万用表，示波器，信号发生器， • “集成电路原理及应用”实验箱
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• 将“积分器和微分器”模块安装在实验箱底板上， 合上电源开关。
1. 电路设计与仿真 • 参照图11-2-2设计积分器和微分器。 • 用Proteus 软件（或Multisim 软件）对积分器和 微分器电路进行仿真。 • 记录仿真结果。
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2. 积分器
集成电路原理与应用 实验
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实验指导
实验1——积分器和微分器（μA741） 实验2——仪器放大器和差动放大器（OPA2111、INA106） 实验3——电压比较器（LM311） 实验4——U/F变换器和F/U变换器（LM331） 实验5——函数信号发生器（ICL8038） 实验6——二阶低通有源滤波器（LM741）
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• 微分器
• 其输出电压和输入电压的微分成线性关系，广泛应 用于波形变换和模拟运算等方面。
• 输出电压与输入电压的关系为
uo2(t)R5C2dudit2(t)
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4 积分器和微分器
当开关S2断开、S1闭合时，IC1、IC2及其周围元件构成积分器和微分器。
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图11-2-2 积分器和微分器电路原理图