专用集成电路设计实用教程2-1
IC工艺_10_2-1
*双极集成电路中的隔离 *MOS集成电路中的隔离
1
2021/3/10
*IC集成技术中的工艺模块
任何一种IC工艺集成技术都可以分解为三个 基本组成部分：
*器件制作 *器件互连 *器件隔离
在决定采用何种工艺时，必须要保证它们可以 完成全部三个方面的任务。
2
2021/3/10
N+埋层
✓集电极引线从表面引出，如没有埋层，从集电极到发
射极的电流必须从高阻的外延层流过，这相当于在体
内引入了一个大的串联电阻，导致饱和压降增大。
埋层作用：1)相当于在外延层下并联一个阻值小的电
阻，大大降低了晶体管集电区串联电阻；2)相当于加
宽了寄生管的基区宽度，可以减小寄生pnp晶体管的影
响。
13
*IC集成中的器件隔离
*器件隔离
IC制作过程中，如果两个晶体管或其他器件 互相毗邻，它们会因短路而不工作。故必须开 发出某种隔离工艺模块，使每个器件的工作都 独立于其他器件状态的能力。
要把晶体管和其他器件合并起来形成电路必需 要器件隔离技术和低电阻率的器件互连技术，它 们是IC集成技术的两个最基本功能 。
n+
n+
ggaatete oxide
n+
p-silicon substrate
P-silicon substrate
因此只要维持源－衬底和漏－衬底pn结的
反偏，MOSFET就能维持34 自隔离。
2021/3/10
*MOS 器件的自隔离 /2
而相邻的晶体管间只要不存在导电沟道，则 MOS晶体管之间便不会产生显著电流，故：
性能。
*SBC结构晶体管的击穿电压比CDI结构的高, 是
proteus教程
proteus教程Proteus是一款集成电路设计软件，广泛应用于电子工程师和学生的电路设计、仿真和调试过程中。
本篇教程将介绍Proteus的基本操作和功能，帮助读者快速上手并了解其特点和优势。
一、Proteus简介Proteus是由Labcenter Electronics Ltd.开发的一款电子电路仿真软件，拥有电路设计、仿真和调试等功能。
它的特点是功能强大、易于使用和操作灵活，适用于不同层次和规模的电路设计。
Proteus主要有两个模块组成，分别是ISIS和ARES。
二、Proteus的安装和启动1. 下载和安装- 在官方网站下载适合自己操作系统的Proteus安装包，按照安装向导进行软件的安装。
2. 启动Proteus- 打开软件后，会看到一个界面，其中包括主菜单、工具栏、主编辑窗口和项目管理器。
3. 创建新工程- 在主菜单中选择“文件”>“新建”>“工程”，然后命名并保存你的工程。
三、Proteus的基本操作1. 画原理图- 在ISIS模块中进行原理图绘制，可以选择对应的元件，进行拖拽和连接。
2. 设置元件属性- 双击元件，弹出元件属性设置对话框，可以更改元件的参数和特性。
3. 进行仿真- 在ISIS模块中，选择仿真按钮进行仿真操作，可查看输出结果和波形图。
4. PCB设计- 在ARES模块中进行PCB设计，将原理图转化为布局图，设置器件封装和布线。
5. 生成Gerber文件- PCB设计完成后，可以导出Gerber文件，用于制作实际PCB板。
四、Proteus的特点和优势1. 强大的模拟仿真功能- Proteus提供了多种仿真器件和模型，可以对电路进行精确的仿真和分析。
2. 模块化设计- Proteus支持模块化设计，可以将不同原理图和模型组合起来，便于电路设计和调试。
3. 丰富的元件库- Proteus内置了大量的元件库，包括模拟电路和数字电路的常用元件和器件。
4. PCB设计和布局- ARES模块提供了先进的PCB设计功能，可以进行布局和布线，满足不同的设计需求。
数字集成电路：电路系统与设计(第二版)
数字集成电路：电路系统与设计(第二版)简介《数字集成电路：电路系统与设计(第二版)》是一本介绍数字集成电路的基本原理和设计方法的教材。
本书的内容覆盖了数字电路的基础知识、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器和程序控制电路等方面。
通过学习本书，读者可以了解数字集成电路的概念、设计方法和实际应用。
目录1.数字电路基础知识 1.1 数字电路的基本概念 1.2 二进制系统与数制转换 1.3 逻辑运算与布尔代数2.逻辑门电路 2.1 与门、或门、非门 2.2 与非门、或非门、异或门 2.3 多输入门电路的设计方法3.组合逻辑电路 3.1 组合逻辑电路的基本原理 3.2 组合逻辑电路的设计方法 3.3 编码器和译码器4.时序逻辑电路 4.1 时序逻辑电路的基本原理 4.2 同步时序电路的设计方法 4.3 异步时序电路的设计方法5.存储器电路 5.1 存储器的基本概念 5.2 可读写存储器的设计方法 5.3 只读存储器的设计方法6.程序控制电路 6.1 程序控制电路的基本概念 6.2 程序控制电路的设计方法 6.3 微程序控制器的设计方法内容概述1. 数字电路基础知识本章主要介绍数字电路的基本概念，包括数字电路与模拟电路的区别、数字信号的表示方法以及数制转换等内容。
此外，还介绍了数字电路中常用的逻辑运算和布尔代数的基本原理。
2. 逻辑门电路逻辑门电路是数字电路中的基本组成单元，本章主要介绍了与门、或门、非门以及与非门、或非门、异或门等逻辑门的基本原理和组成。
此外，还介绍了多输入门电路的设计方法，以及逻辑门电路在数字电路设计中的应用。
3. 组合逻辑电路组合逻辑电路是由逻辑门电路组成的，本章主要介绍了组合逻辑电路的基本原理和设计方法。
此外，还介绍了编码器和译码器的原理和应用，以及在数字电路设计中的实际应用场景。
4. 时序逻辑电路时序逻辑电路是在组合逻辑电路的基础上引入了时序元件并进行时序控制的电路。
本章主要介绍了时序逻辑电路的基本原理和设计方法，包括同步时序电路和异步时序电路的设计。
复旦大学微电子专业专用集成电路内部电子版教程 (1)
复旦大学专用集成电路与系统实验室
第二章ASIC设计流程和方法
ENTITY mux IS
in1 in2 sel
out1 (in1,in2,sel:IN BIT; PORT
out1:OUT BIT); END mux; -- 设计实体说明
GENERIC (m:TIME:=2ns);
复旦大学专用集成电路与系统实验室
28100000
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12
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复旦大学专用集成电路与系统实验室
第一章 专用集成电路概述
1.4集成电路设计和制造过程 – 设计过程
• • • • 制定规范(SPEC) 系统设计(System Design) 电路设计(Circuit Design) 版图设计(Layout Design)
º º Ò Î Ó ¨÷ » ·Å
CO
复旦大学专用集成电路与系统实验室
第二章ASIC设计流程和方法
– Verilog-HDL 描述进位算法描述
module carry(co,a,b,c); output co;
input a,b,c;
wire #10 co=(a&b)|(a&c)|(b&c) end module
AECHITECTURE twown2 OF mux IS BEGIN
in1 out1 in2
NOT:Sb=U0(sel);
AND2:S1=U1(sel,in1);
AND2:S2=U2(Sb,in2); OR:out1=U3(s1,s2);
二选一数据选择器
二选一数据选择器目录一：数据选择器的基本原理 (3)二电路逻辑功能 (2)2.1 电路逻辑图 (2)2.2真值表与表达式 (3)2.3电路设计及仿真 (3)三版图设计 (5)3.1总体版图设计及DRC验证 (5)3.1.1数据选择器版图设计步骤 (5)3.1.2版图验证 (8)3.2版图仿真 (9)四数据选择器版图LVS对比 (10)五结论及体会 (12)一：数据选择器的基本原理数据选择器是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去，实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。
它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，其示意图如下：图1 n位通道选择信号数据选择器除了可以实现一些组合逻辑功能以外，还可以做分时多路传输电路、函数发生器及数码比较器等。
常见的数据选择器有4选1、8选1、16选1电路。
在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号下图所示为二选一数据选择器原理图，a,b为输入端，sel为控制端，out为输出端图1-1数据选择器原理图二电路逻辑功能2.1 电路逻辑图=+(S是数据选择控制端，S为0时选择A，为1时选S择B）Y SA SB要实现2选1选择器，逻辑电路图如下所示图2-1数据选择器逻辑电路图2.2真值表与表达式二选一数据选择器逻辑表达式为：Y SA SB =+根据逻辑表达式所列真值表如下图所示图2-2数据选择器真值表图2.3电路设计及仿真根据原理电路图并使用S-Edit 软件设计出数据选择器的电路图及对应符号图如下：S A B Y 01 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0图2-3数据选择器符号图根据符号图并使用S-Edit软件设计出的数据选择器电路图如下所示图2-4数据选择器电路图导出的SPICE文件，如下图所示图2-5 spice文件加载包含文件，如下图所示图2-6 加载后的SPICE文件在其基础上进行仿真：下图从上到下依次为Y. S B A,结合逻辑表达式及真值表可知，电路为正确的图2-7 模拟波形仿真图三版图设计3.1总体版图设计及DRC验证3.1.1数据选择器版图设计步骤（1）新建文件夹：在电脑本地磁盘新建文件夹，文件夹名为shuju。
2_1.AD6.9教程
AD6.9教程一、破解问题1：虽然软件破解了，但是联网时会提示证书已被某电脑使用。
解决方法：利用XP自带的防火墙。
只要你第一次打开时它询问是否阻止，选择“保持阻止”即可。
当然，如果你先选了“解除阻止”怎么办？1、开始菜单->控制面板->安全中心；2、在右下角点击“window防火墙”；3、选择“例外”，将dsp前面的勾去掉，确定，就OK咯！二、将AD6.9设置为中文版本protel2004已经内置了中文版本，具体设置方法如下：1、打开protel，点击菜单栏“DXP”,选择Preferences；2、在弹出的窗口右边，选择“systems”下面的“General”；3、在右边找到此图所标识的“Localization”，然后在“Use localized resources”前面打勾；4、最关键是别急着点确定，要先点“SAVE”，会提示保存一个文件，保存后再点“OK”才有效；5、重新打开protel 2004，就变成中文版的了。
设置成中文版后，protel中很多规则的设置就比较容易了，不用苦于不懂专业英语，呵呵。
不过呢，我还是觉得用英文版的好一点，专业一点。
三、新建→选择元件新建文件步骤如上图：1．新建一个工程，PCB project；2．在新建的工程中新建Schematic（原理图）和PCB（Printed circuit board，印制电路板）；3．点击Libraries（元件库），会弹出窗口；一般我们常用的元件原理图库为⑤中的Miscellaneous Devices.IntLib[Component View]和Miscellaneous Connectors.IntLib[Component View]。
当然你也可以点击Search进行搜索。
常见元件对应的代号见附录1。
4．将元件拖到面板上放置，然后连线即可。
下面，特别提一下芯片原理图的选择。
芯片原理图的选择有两种方式，一种是根据芯片的封装，一种是根据芯片的公司选择。
集成电路CAD实验二2013.10.9
实验二使用S-Edit设计简单逻辑电路一、实验目的1.进一步熟悉Tanner Pro 软件中S-Edit 软件的使用；2.了解和掌握用S-Edit 设计简单逻辑电路的流程和方法，并能自行设计简单逻辑电路；3.充分理解电路设计模式（Schematic Mode）和符号模式（Symbol Mode）。
二、实验仪器计算机一台三、实验原理本实验使用S-Edit设计简单逻辑电路，因此要求学生在上节课学习S-Edit 软件使用的基础上，还要熟悉简单逻辑电路CMOS反相器、与非门以及或非门等。
四、实验内容1.使用S-Edit编辑CMOS反相器电路图及符号图；2.使用S-Edit编辑CMOS与非门电路图及符号图；3.使用S-Edit编辑CMOS或非门电路图及符号图。
五、实验步骤1.使用S-Edit设计CMOS反相器（1）打开文件：打开S-Edit 程序，在S-edit菜单栏中选择“File”→“Open”→“Open Design”命令，打开实验一建立的文件“shiyan”，如图2.1所示。
图2. 1 打开文件说明：S-Edit 编辑方式是以单元（Cell）为单位而不是以文件（File）为单位，每一个文件可以有多个单元，而每一个单元则表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。
（2）新建单元：选择“Cell”→“New view”命令，建立新的单元，命名为“INV”，并将View type选择为Schematic，如图2. 2所示。
图2. 2 新建电路设计单元说明：S-Edit 编辑方式是以单元（Cell）为单位而不是以文件（File）为单位，每一个文件可以有多个单元，而每一个单元则表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。
因此本实验建立的电路单元与实验一的组件单元在同一个文件下。
（3）增加必要元件库：S-Edit本身附有多个元件库，分别是Devices、LogicGates、Misc、SPICE_Commands、SPICE_Elements和IO_Pads等。
集成电路设计CADEDA工具实用2-Spice_Spectre
Cadence中Spectre的模拟仿真 Hspice的使用 Ultrasim仿真技术
2020/1/30
共79页
1
模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
2.电路仿真 3.版图设计
全定制
4.版图的验证（DRC LVS）
5.寄生参数提取
6.后仿真
7.流片
2020/1/30
2020/1/30
共79页
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2020/1/30
工具栏介绍
从上至下：
1.Check and Save
2.Save
3.Zoom in by 2 ]
4.Zoom out by 2 [
5.Stretch
s
6.Copy
2020/1/30
共79页
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Cadenc软件简介
Cadence 提供了一个大型的EDA 软件包，它包括： ASIC 设计
全定制IC设计工具Virtuoso Schematic Composer 电路仿真工具Analog Design Environment FPGA 设计 PCB设计
2020/1/30
共79页
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Tools菜单
在Tools菜单下，比较常 用的菜单项有
Library Manager
Library Path Editor
Technology File Manager
Library Manager项打开的是库管 理器。在窗口的各部分中，分别 显示的是Library、Category、Cell、 View相应的内容。
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6
一、进入Cadence软件包
方法一
安装并运行exeed软件， 使用putty软件（缘网下 载），在Host name处填 工作站地址，端口默认， 协议（protocol）选SSH， 如图所示，然后点击 Open。
中北大学专用集成电路课件第2章
N ( x, t ) J ( x, t ) t x
将（2 -5）式带入（2 -6）式即得 扩散方程：
（2 -6）
N ( x, t ) N ( x, t ) D t x 2
2
（2 -7）
扩散基本原理：时间—分布
第二章 集成电路工艺基础及版图设计
2) 两种表面源的扩散分布 对于不同的初始条件， 扩散方程的解是不同的。 下面给出两种简单的初始条件下扩散方程的解， 以便
硅片表面有一定距离。
第二章 集成电路工艺基础及版图设计
N 离子注入法
扩散法
O
x
图2 - 5 离子注入的分布
第二章 集成电路工艺基础及版图设计 2.2.3 光刻工艺
光刻工艺是指借助于掩膜版，并利用光敏的抗蚀涂层
发生的光化学反应，结合刻蚀方法在各种薄膜（如SiO2薄 膜、多晶硅薄膜和各种金属膜）上刻蚀出各种所需要的图 形，实现掩膜版图形到硅片表面各种薄膜上图形的转移。 下面以采用负胶光刻 SiO2 薄膜为例对光刻过程作一个
1. 扩散工艺
物质的微粒总是时刻不停地处于运动之中， 这可 称之为热运动。 在热运动的作用下， 物质的微粒都有 一种从浓度高的地方向浓度低的地方运动的趋势， 这 就是扩散。
第二章 集成电路工艺基础及版图设计
扩散的机理有两种： 替位扩散和填隙扩散。 在高 温的情况下， 单晶固体中的晶格原子围绕其平衡位置
N |x 0 0 。 也就是 x
初始条件
0
N ( x,0)dx N ( x,0)dx Q
0
( 0)
第二章 集成电路工艺基础及版图设计
通过一定的运算， 可求得满足上述边界条件和初 始条件的扩散方程（2 -7）的解为
模拟集成电路与数字集成电路设计工具实用教程 ICC使用教程
（最好每做一个步骤，保存一次数据，如：save_mw_cel -as floorplan）ICC实验步骤步骤1：Design Setup1.1数据准备新建后端布局布线目录icc_40，准备好以下文件1）DC导出的网表文件(top_pad.mapped.v)2）DC导出的sdc文件(top_pad.sdc)3）手工编写的tdf文件(/tmp/dig_lab/top_pad.tdf)在icc_40目录内启动终端，在终端下输入：>source /opt/demo/synopsys.env>icc_shell -gui &1.2设置search path、target_library、link_library输入下面的命令：>source -echo /tmp/dig_lab/icc_lib_setup.tcl1.3为设计创建libraryTechnology file为：/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p2b/astro/tf/scc40nll_hs_8lm_2tm.tf 两个参考库分别为：/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p2b/astro/scc40nll_hs_rvt/home/smic/smic_40/SP40NLLD2RN_3P3V_V0p5/apollo/SP40NLLD2RN_3P3V_V0p1_8 MT_2TM1.4读入verilog网表1.5进行uniquify输入下面的命令：>uniquify_fp_mw_cel#确认当前顶层设计，输入命令：>current_design top_pad#将网表中例化的单元与参考库中的单元做连接，输入命令：>link1.6设置TLU+文件MAX_TLUPLUS_FILE：/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p2b/astro/tluplus/TD‐LO40‐XS‐2006v0R_1Px M_2TM9k_ALPA28k/1P8M_2TM/StarRC_40LL_1P8M_2TM_ALPA28K_RCMAX.tluplusMIN_TLUPLUS_FILE：/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p2b/astro/tluplus/TD‐LO40‐XS‐2006v0R_1Px M_2TM9k_ALPA28k/1P8M_2TM/StarRC_40LL_1P8M_2TM_ALPA28K_RCMIN.tluplusMAP_FILE:/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p2b/astro/tluplus/TD‐LO40‐XS‐2006v0R_1Px M_2TM9k_ALPA28k/1P8M_2TM/StarRC_40LL_1P8M_2TM_cell.map1.7读入SDC文件，设置芯片工作环境1.8 检查设计的合理性依次输入以下命令：>set_zero_interconnect_delay_mode true>report_timing>report_constraint ‐all_violators>set_zero_interconnect_delay_mode false步骤2：Floorplan2.1在设计中添加电源地IO及IO Corner1)I O Corner2)为Core供电的IO（VDD VSS）3)为IO供电的IO（VDD_IO VSS_IO）直接输入以下命令：create_cell {CORNER1 CORNER2 CORNER3 CORNER4} {PCORNERRN} create_cell {VDD} PVDD1RNcreate_cell {VSS} PVSS1RNcreate_cell {VDD_IO} PVDD2RNcreate_cell {VSS_IO} PVSS2RN2.2读入IO约束文件相应的命令为：read_pin_pad_physical_constraints /tmp/dig_lab/top_pad.tdf该文件内容如下：set_pad_physical_constraints -pad_name clk_block -side 1 -order 1set_pad_physical_constraints -pad_name data_in_block -side 1 -order 2 set_pad_physical_constraints -pad_name en_block -side 2 -order 1set_pad_physical_constraints -pad_name fsk_out_block -side 2 -order 2 set_pad_physical_constraints -pad_name VDD -side 3 -order 1set_pad_physical_constraints -pad_name VSS -side 3 -order 2set_pad_physical_constraints -pad_name VDD_IO -side 4 -order 1set_pad_physical_constraints -pad_name VSS_IO -side 4 -order 2set_pad_physical_constraints -pad_name CORNER1 -side 1 -order 0set_pad_physical_constraints -pad_name CORNER2 -side 2 -order 0 set_pad_physical_constraints -pad_name CORNER3 -side 3 -order 0 set_pad_physical_constraints -pad_name CORNER4 -side 4 -order 02.3创建floorplan相应的命令为：>create_floorplan -control_type aspect_ratio \ -core_aspect_ratio 1 \-core_utilization 0.5 \-row_core_ratio 1 \-left_io2core 30 \-bottom_io2core 30 \-right_io2core 30 \-top_io2core 30 \-start_first_row#移除terminal，输入命令：>remove_terminal *该操作之后的效果为：2.4加入pad filler相应的命令为：>insert_pad_filler -cell {PFILL20RN PFILL10RN PFILL5RN PFILL2RN PFILL1RN PFILL01RN PFILL001RN} -overlap_cell {PFILL01RN PFILL001RN}2.5添加Tap Cell>add_tap_cell_array \‐master_cell_name {FILLTIEHS} \ ‐distance 20 \‐pattern stagger_every_other_row \ ‐respect_keepout摆放完毕之后效果如下：2.6进行电源地逻辑连接相应的命令为：>derive_pg_connection ‐power_net {VDD} ‐power_pin {VDD} \‐ground_net {VSS} ‐ground_pin {VSS}derive_pg_connection ‐power_net {VDD} ‐ground_net {VSS} ‐tie 2.7创建Core PG Rings相应的命令为：>create_rectangular_rings ‐nets {VDD VSS} \‐left_segment_layer M6 ‐left_segment_width 4.5 \‐right_segment_layer M6 ‐right_segment_width 4.5 \‐bottom_offset 17 ‐bottom_segment_layer TM1 ‐bottom_segment_width 4.5 \ ‐top_offset 17 ‐top_segment_layer TM1 ‐top_segment_width 4.5 \‐offsets absolute2.8布IO的电源和地线相应的命令为：>preroute_instances -ignore_macros \-ignore_cover_cells \-connect_instances specified \-cells [get_cells -all {VDD VSS}]2.9布PG rail（给标准单元供电的电源和地线）效果为：相应的命令为：>preroute_standard_cells ‐nets {VDD VSS} \‐connect horizontal \‐fill_empty_rows \‐port_filter_mode off \‐cell_master_filter_mode off \‐cell_instance_filter_mode off \‐voltage_area_filter_mode off \‐route_type {P/G Std. Cell Pin Conn}2.10检查电源地网络1）检查IO的电源地连接以及PG Rail/Strap是否存在Floating：相应的命令为：verify_pg_nets ‐error_cel io_pg \‐std_cell_pin_connection ignore \‐macro_pin_connection all \‐pad_pin_connection all2）做电源网络分析（PNA）查看电源规划的IR Drop。
集成电路版图设计习题答案第二章集成电路制造工艺
集成电路版图设计习题答案第2章 集成电路制造工艺【习题答案】1．硅片制备主要包括（直拉法）、（磁控直拉法）和（悬浮区熔法）等三种方法。
2．简述外延工艺的用途。
答：外延工艺的应用很多。
外延硅片可以用来制作双极型晶体管，衬底为重掺杂的硅单晶（n +），在衬底上外延十几个微米的低掺杂的外延层（n ），双极型晶体管（NPN ）制作在外延层上，其中b 为基极，e 为发射极，c 为集电极。
在外延硅片上制作双极型晶体管具有高的集电结电压，低的集电极串联电阻，性能优良。
使用外延硅片可以解决增大功率和提高频率对集电区电阻要求上的矛盾。
图 外延硅片上的双极型晶体管集成电路制造中，各元件之间必须进行电学隔离。
利用外延技术的PN 结隔离是早期双极型集成电路常采用的电隔离方法。
利用外延硅片制备CMOS 集成电路芯片可以避免闩锁效应，避免硅表面氧化物的淀积，而且硅片表面更光滑，损伤小，芯片成品率高。
外延工艺已经成为超大规模CMOS 集成电路中的标准工艺。
3．简述二氧化硅薄膜在集成电路中的用途。
答：二氧化硅是集成电路工艺中使用最多的介质薄膜，其在集成电路中的应用也非常广泛。
二氧化硅薄膜的作用包括：器件的组成部分、离子注入掩蔽膜、金属互连层之间的绝缘介质、隔离工艺中的绝缘介质、钝化保护膜。
4．为什么氧化工艺通常采用干氧、湿氧相结合的方式？答：干氧氧化就是将干燥纯净的氧气直接通入到高温反应炉内，氧气与硅表面的原子反应生成二氧化硅。
其特点：二氧化硅结构致密、均匀性和重复性好、针孔密度小、掩蔽能力强、与光刻胶粘附良好不易脱胶；生长速率慢、易龟裂不宜生长厚的二氧化硅。
湿氧氧化就是使氧气先通过加热的高纯去离子水（95℃），氧气中携带一定量的水汽，使氧化气氛既含有氧，又含有水汽。
因此湿氧氧化兼有干氧氧化和en +SiO 2n -Si 外延层 n +Si 衬底水汽氧化的作用，氧化速率和二氧化硅质量介于二者之间。
实际热氧化工艺通常采用干、湿氧交替的方式进行。
中科院_段成华_专用集成电路设计_作业 2
Assignment 21. (7.10)Implement a NAND gate model using the IEEE nine-valued system.For the RS flip-flop shown in Figure 7.60, assume that both gate outputs are initially U, and that the two inputs R——and S——are initially 0 and switch to 1 simultaneously. Simulate the circuit at logic gate level when:a.Both gates have identical delays.b.The two gates have different delays. Compare your results.YY’Figure 7.60 R-S flip-flop------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------RS触发器的门级模型----------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;entity RS isport ( NS,NR: in std_logic;Y,NY : out std_logic);end entity RS;architecture rtl of RS iscomponent nand0 isport (a,b:in std_logic;c:out std_logic);end component;signal z1,z2:std_logic;beginNY<=z2;Y<=z1;u1:nand0 port map(NS,z2,z1);u2:nand0 port map(NR,z1,z2);end architecture rtl;------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------RS触发器的门级模型测试激励----------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;entity RS_TB isend entity RS_TB;architecture RTL of RS_TB iscomponent RS isport ( NS,NR: in std_logic;Y,NY: out std_logic);end component;signal NY :std_logic:='1';signal Y :std_logic:='1';signal NS :std_logic:='0';signal NR :std_logic:='0';beginDUT:RS port map(NS => NS,NR => NR,y => y,NY => NY);processbeginNS <= '0';NR <= '0';wait for 0.1 us;NS <= '1';NR <= '1';wait for 0.1 us;end process;end architecture RTL;------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------共同延迟的RS电路门级仿真、此次采用的是VCS 2009.12--------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------一、建立和设置环境变量二、分析三、Elaboration四、仿真1、调用DVE2、查看仿真波形3、根据DVE检查波形，分析功能上图是VCS图形界面的DVE工具显示的波形图，从上面可以得到一下几个结论：1、初始状态输出端为‘U’，输入端均为‘0’；2、在1ns的反应延迟之后，输出端根据当前状态被置为‘1’；3、在100ns时，输入端同时置‘1’，此时输出端出现震荡状态。
集成电路封装和可靠性Chapter2-1-芯片互连技术【芯片封装测试】
UESTC-Ning Ning1Chapter 2Chip Level Interconnection宁宁芯片互连技术集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning2Wafer InWafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆)Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬)Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型)Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装)典型的IC 封装工艺流程集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning3⏹电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 %⏹中德电子材料公司制作的晶棒(长度达一公尺，重量超过一百公斤)UESTC-Ning Ning4Wafer Back Grinding⏹PurposeThe wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process.⏹Process Methods:1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光)UESTC-Ning Ning5旋转及振荡轴在旋转平盘上之晶圆下压力工作台仅在指示有晶圆期间才旋转Method:The wafer is first mounted on a backgrind tape and is then loaded to the backgrind machine coarse wheel . As the coarse grinding is completed, the wafer is transferred to a fine wheel for polishing .UESTC-Ning Ning6 Wafer Back Grinding processObjective:To reduce thethicknesswith a coarse grindingwheel.Objective:To load and alignthe wafer into thewafer cleaning andtape laminationmachine.Objective:To clean the waferfor the nextlamination step.Objective:To laminate a protectivelayer of film on thecircuitry surface of thewafer .2. Wafer cleaning1. Load and Align 3. Back grind Tape lamination4. Coarse grindingUESTC-Ning Ning7Wafer Back Grinding process (Cont.)Objective:To unload the wafer from back grinding machine.5. Fine polishing6. UnloadObjective:To load the wafer to wafer mounter.Objective:To remove the back grind tape afterwafer mounted on the frame.8. Tape removal7. LoadUESTC-Ning Ning8Wafer Back Grinding Issues and Challenges⏹Issues☐Ease of process–Thin wafer handling from one step to another –Back grinding tape removal–Excessive stresses removal or reduction from the wafer.（应力）☐Yield–Wafer breakage due to stress built up during thinning process. –Scratches .(划痕)–Die metallization smearing.（污点，模糊）☐Equipment stability and capability⏹Challenges☐Market requirements drive for very thin wafer (<3 mils)☐Flip chip wafer back grindingUESTC-Ning Ning9Wafer sawing⏹Wafer Separation Process►Purpose:The wafer separation process is to divide the wafer into individual dice or chips.Process Methods:1)Sawing (with diamond-impregnated saw blade) 锯切☐Single or dual cut ☐Step cut or bevel cut2) Partial scribing (with laser beam, diamond-tipped scribing tool, or diamond-impregnated saw blade) 局部划片器UESTC-Ning Ning10Wafer sawingUESTC-Ning Ning11►Wafer Sawing is a Front-of-Line (FOL) operation that cuts the wafer along the streets separating the individual die. Streets, also called scribe lines , are lines on the wafer that separate each individual die from the surrounding dice. Kerf width is the saw width. After the wafer is sawn, the wash station, using a detergent, removes residual cut material fromthe wafer.Wafer sawingDicing Blade晶圆工作台刀刃NingUESTC-Ning Ning13The SAWING process is broken down into four steps:Objective:To rinse slurry (silicon dust)before it dries with de-ionized water and CO2. Also to drywafer by pinning and with clean air , and unload wafer .1. Load and Align2. Pattern Recognition System (PRS)3. Cut4. Wash, Rinse, Dry and UnloadObjective:To separate dice from a wafer with resin-bonded diamond wheel . (First blade is used to remove metal structures and stresses on street for second blade.)Wafer sawingUESTC-Ning Ning14Wafer Sawing Issues and Challenges⏹Issues:☐Ease of process--Die chipping control （碎屑）--Multiple die types and sizes processing☐Yield--Saw on die--Scratches （划痕）--Chipping --Die crack☐Equipment stability and capability⏹Challenges:☐Smaller kerf width for more die per wafer☐Larger wafer size (300mm)with multiple die types and sizesUESTC-Ning Ning15--Die Attach Process☐Purpose:The die attach process is to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond first level interconnection operation .☐Process Methods1)Semi-automated eutectic die attach .低共熔物芯片粘接2)Fully automated adhesive die attach.胶粘剂粘接--Die Attach Process 晶粒--Die Attach Process☐Au-Si 低共熔合金粘接法金膜◆低共融合金粘接法主要用在芯片产品需要非常低的背部接触电阻。
专用集成电路设计实用教程
专用集成电路设计实用教程专用集成电路（ASIC）是指根据特定的应用需求，经过设计和生产的一种定制化集成电路。
与通用集成电路（ASIC）相比，专用集成电路具有更高的集成度和更高的性能，可以满足复杂的应用需求。
以下是一些关于ASIC设计的实用教程：第一，了解ASIC设计的基本原理和流程。
ASIC设计涉及到多个方面，包括电路设计、逻辑设计、物理设计等。
所以在开始设计之前，必须要对ASIC设计的基本原理和流程有所了解，才能更好地理解和操作。
第二，选取合适的ASIC设计工具。
目前市场上有许多成熟的ASIC设计工具，如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等。
设计师可以根据自己的需求和熟悉程度选择合适的工具，用于实现电路设计、逻辑设计、布局设计等功能。
第三，进行电路设计和逻辑设计。
在进行电路设计时，需要选择合适的电路元件和拓扑结构，以满足应用需求。
在逻辑设计中，需要使用硬件描述语言（HDL）进行电路的描述和逻辑功能的实现。
第四，进行物理设计和布局设计。
物理设计是将逻辑设计转化为物理电路的过程，包括逻辑综合、布局布线、时序优化等。
布局设计是将逻辑电路中的元件进行安排和布线，使得电路达到最佳的性能和可靠性。
第五，进行验证和仿真。
验证和仿真是保证ASIC设计正确性和性能的关键步骤。
通过验证和仿真可以发现可能存在的故障和问题，并进行修复和优化，以确保ASIC设计的正确性和可靠性。
第六，进行制造和测试。
制造是将ASIC设计转化为实际的芯片的过程，包括掩模制作、晶圆制作等。
测试是对制造好的芯片进行功能和性能的测试，以确保芯片符合设计要求。
综上所述，ASIC设计是一项复杂而又重要的工作，需要设计师具备一定的专业知识和实践经验。
通过系统学习ASIC设计的相关知识，选择合适的设计工具，进行电路设计和逻辑设计，进行物理设计和布局设计，进行验证和仿真，进行制造和测试，可以较好地完成ASIC设计的任务。
希望以上的实用教程对您有所帮助。
EDA技术实用教程课后习题答案
EDA技术实用教程课后习题答案第一章1-1 EDA 技术与 ASIC 设计和 FPGA 开发有什么关系?答：利用 EDA 技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路 ASIC 的设计和实现；FPGA 和 CPLD 是实现这一途径的主流器件。
FPGA 和CPLD 通常也被称为可编程专用IC，或可编程 ASIC。
FPGA 和 CPLD 的应用是 EDA 技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和 ASIC 设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。
1-2 与软件描述语言相比，VHDL 有什么特点? P6答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定 CPU 的机器代码，这种代码仅限于这种 CPU 而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变 CPU 的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。
综合器将 VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL 设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。
综合器在将 VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。
l-3 什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么?什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
有哪些类型? 答：(1)从自然语言转换到VHDL 语言算法表示，即自然语言综合。
(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。
(3)从 RTL 级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。
(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC 设计)，或转换到 FPGA 的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。
ISPLEVER简明教程
可以对PCB进行可制造性验证，确保 设计的可生产性和可靠性。
04
04
ISPLEVER高级功能
层次化设计
01
支持多层次的复杂系统设计，实现模块化和层次化 的设计流程。
02
提供层次化原理图编辑功能，方便用户进行层次化 设计。
03
支持层次化设计的仿真和验证，确保设计的正确性 和可靠性。
约束管理
1
提供全面的约束管理功能，支持多种约束类型和 格式。
2
支持约束的导入、导出和编辑，方便用户进行约 束管理。
3
支持约束的验证和调试，确保设计的满足约束要 求。
信号完整性分析
提供全面的信号完整性分析功能，包括时域和 频域分析。
支持多种信号完整性分析标准和方法，如IBIS 、SPICE等。
提供信号完整性优化建议，帮助用户改善设计 性能。
THANKS
感谢观看
利用ISPLEVER进行电源管理系统的节能优化，延 长设备续航时间。
案例四
电机驱动模块设计
使用ISPLEVER设计和实现电机驱动模块，实现电机的启动、停止 、调速等功能。
控制算法实现
实现电机的控制算法，如PID控制、模糊控制等，提高电机控制精 度和稳定性。
故障诊断与处理
利用ISPLEVER进行电机控制系统的故障诊断与处理，确保系统安全 可靠运行。
射频前端设计
实现射频信号的调制、解调、放大和滤波等功能。
通信性能优化
利用ISPLEVER进行通信性能的分析和优化，提高通信质量和效 率。
案例三
电源管理芯片设计
使用ISPLEVER设计和实现电源管理芯片，实现电 压转换、电流控制等功能。
电池管理系统设计
集成电路工艺讲义2
SiO2
注硼
P-Si
图1-2 局部氧化及鸟嘴
• 普遍采用SiO2/Si3N4覆盖开窗口,进行局部氧化, • 问题:1.存在鸟嘴, 氧扩散到Si3N4 膜下面生长 SiO2, 有效栅宽变窄,增加电容 2.吸附硼(B+)
15
解决方法:
• 1.侧壁掩膜(SWAMI)
• 2. SiO2/Si3N4之间加应力释放的多晶缓冲 层(PBL)
12
氯使界面处的硅形成硅空位，吸收本征层错中的 过多的硅原子，减少层错。
O O－ Si+ + Cl － O
O O－ Si+－Cl O
2. 掺氯氧化膜的负偏压不稳定性
掺氯氧化膜加负偏压时，高温负电场会破坏Si－Si、 Si－O键，变 形或破裂，增加固定氧化物电荷和界面陷阱电荷密度，使C－V曲 线向负方向移动。 13
6
5. Si-SiO2系统中的电荷(图1-1)
Al Na+
++++
Na+:可动离子
: 固定电荷
Na+
SiO2 SiOX Si
++++
表面正负离子 + +氧化物陷阱电荷
:界面陷阱电荷
§1 氧化工艺
一. 用途 （？种） 二. 氧化方法（？种） 三. 质量监测（？ ）
1
一. 用途
1.五种用途
杂质扩散掩蔽膜 器件表面保护或钝化膜 电路隔离介质或绝缘介质 电容介质材料 MOS管的绝缘栅材料
2
二. 二氧化硅膜的性质
1.二氧化硅膜的化学稳定性极高，不 溶于水，除氢氟酸外，和别的酸不 起作用。氢氟酸腐蚀原理如下：
EDA C2 EDA设计流程及其工具 -1
bclk resetL bclk 系统划分 rxd rec_ready rdata[7:0]
[7:0] [7:0]
baud
clk clk resetL resetL 系统规范说明
rec_ready 逻辑设计 rdata[7:0]
与综合
0
rxd
2.2.2 一般ASIC设计的流程
1
版图设计 clk
EDA 技术实用教程
第 2 章 EDA设计流程及其工具
2.1 设计流程
图2-1 应用于FPGA/CPLD的EDA开发流程
2.1 设计流程
2.1.1 设计输入(原理图／HDL文本编辑) 1. 图形输入
状态图输入 波形图输入 原理图输入
2. HDL文本输入
在EDA软件的图形编辑界面上绘 制能完成特定功能的电路原理图
S bcl D Qk R
u_xmit
txd xmit_done
综合后仿真
版图验证
mit_cmd data[7:0]
[7:0]
[7:0]
Hale Waihona Puke bclk resetL xmit_cmd xdata[7:0]
txd xmit_done
参数提取 与后仿真
图2-4 ASIC设计流程
2.3 常用EDA工具
2.3.1 设计输入编辑器 2.3.2 HDL综合器
FPGA Compiler II、DC-FPGA综合器、 Synplify Pro综合器、LeonardoSpectrum综合 器和Precision RTL Synthesis综合器 Verilog仿真器 其他HDL仿真器
2.3.3 仿真器 2.3.4 适配器 2.3.5 下载器
实验二-组合逻辑电路的设计与测试
实验二 组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。
2、熟悉组合电路的特点。
二、实验原理1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。
设计组合电路的一般步骤如图2－1所示。
图2－1 组合逻辑电路设计流程图根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。
最后，用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。
设计步骤：根据题意列出真值表如表2－1所示，再填入卡诺图表2－2中。
由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式 Z ＝ABC ＋BCD ＋ACD ＋ABD＝ABC ACD BCD ABC ⋅⋅⋅根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2－2所示。
图2－2 表决电路逻辑图用实验验证该逻辑功能在实验装置适当位置选定三个14P插座，按照集成块定位标记插好集成块CC4012。
按图2－2接线，输入端A、B、C、D接至逻辑开关输出插口，输出端Z接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与表2－1进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。
三、实验设备与器件1、＋5V直流电源2、逻辑电平开关3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表5、 CC4011×2（74LS00） CC4012×3（74LS20） CC4030（74LS86）CC4081（74LS08） 74LS54×2(CC4085) CC4001 (74LS02)四、实验内容1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。
（1(2) 简化逻辑表达式为（3）逻辑电路图如下2、设计一个一位全加器，要求用异或门、与门、或门组成。