集成電路版圖識別與提取標準實驗報告

1、電 子 科 技 大 學(xué)實 驗 報 告學(xué)生姓名：鄢傳宗，梁成豪 學(xué) 號：10，09 指導(dǎo)教師：王向展實驗地點：211樓606 實驗時間：2014.5.4一、實驗室名稱： 微電子技術(shù)實驗室 二、實驗項目名稱：集成電路版圖識別與提取三、實驗學(xué)時：4四、實驗原理：本實驗重點放在版圖識別、電路拓撲提取、電路功能分析三大模塊，實驗流程如下：電路拓撲提取版圖中元器件識別總體布局布線觀察 復(fù)查，仿真驗證電路功能分析打印輸出 五、實驗?zāi)康模海?） 了解對塑封、陶瓷封裝等不同封裝形式的芯片解剖的方法及注意事項。（2） 學(xué)習(xí)并掌握集成電路版圖的圖形識別、電路拓撲結(jié)構(gòu)提取。（3） 能對提取得到的電路進行功能分析、確定

2、，并可運用PSPICE等ICCAD工具展開模擬仿真。六、實驗內(nèi)容：1、 Motic SMZ體視顯微鏡使用與操作練習(xí)。2、在芯片上找出劃線槽、分布在芯片邊緣的壓焊點、對位標記和CD Bar（特征尺寸線條）并測出有關(guān)的圖形尺寸和間距。仔細觀察芯片圖形總體的布局布線，找出電源線、地線、輸入端、輸出端及其對應(yīng)的壓焊點。3、判定此IC采用P阱還是N阱工藝；進行版圖中元器件的辨認，要求分出MOS管、多晶硅電阻和MOS電容。4、根據(jù)以上的判別依據(jù)，提取芯片上圖形所表示的電路連接拓撲結(jié)構(gòu)；復(fù)查，加以修正；應(yīng)用PSPICE等電路模擬器進行仿真驗證。七、實驗器材：（1）可連續(xù)變倍體視顯微鏡 1臺（2）鑷子、干燥器

3、皿（含干燥劑） 1套（3）未劃片封裝的圓片（含CMOS模擬電路） 1片（4）微機 1臺八、實驗步驟：1、 首先熟悉Motic SMZ體視顯微鏡的使用。（1）接通電源，選擇視野光源。該顯微鏡備有兩種光源：透射式和入射式，芯片為不透明樣片，故采用入射光源。（2）與一般顯微鏡不同的是，該顯微鏡物鏡放大倍數(shù)連續(xù)可調(diào)，便于操作；焦距的變化通過調(diào)節(jié)升降桿旋鈕實現(xiàn)。注意調(diào)節(jié)過程中不可猛升猛降，以免損壞儀器。2、調(diào)節(jié)可變倍物鏡，將放大倍數(shù)調(diào)變至最小，再調(diào)節(jié)物鏡與樣品距離，至視野清晰，確定所需觀察的樣品位置。增大放大倍數(shù)，并調(diào)節(jié)焦距，至可在視野內(nèi)清楚地看到4個電路塊（Chip）。此時所見到的每塊之間的溝槽即為劃

4、片槽，封裝前將圓片沿此槽劃開，得到單個的芯片，將各壓焊點用引線引出封裝就是平時所用的集成電路塊。3、調(diào)節(jié)顯微鏡，在芯片內(nèi)查找出對位標記和CD Bar（特征尺寸線條）。發(fā)現(xiàn)在芯片右上角有一塊區(qū)域為對位標記和CD條，由對位標記可知，該電路共有13塊掩模版，每次對位均以第一塊版P阱版為準，避免了以往采用的后一次以上一次為準帶來的套刻誤差傳遞的危險，套刻精度大為改善。4、進一步增大放大倍數(shù)，使視野內(nèi)只有一個Chip出現(xiàn)，在其四周找出較大的亮的方框，即為壓焊點，先根據(jù)與壓焊點相連的連線的寬窄定出正、負電源線或地線，因本電路采用正負電源，判定上方左起第3個壓焊點接正電源，下方第左起第1個壓焊點接負電源。再

5、根據(jù)與正、負電源線的連接情況，輸入端一般都加二極管保護電路，可先查到有二極管保護電路的部分，分析與其相接的連線情況，確定芯片上方左起第1、2壓焊點為兩個輸入端壓焊點。 5、根據(jù)在襯底和阱中的器件與正、負電源線或地線的連接情況，判定此IC采用P阱還是N阱工藝。由觀測到的圖形可以發(fā)現(xiàn)，阱及其保護環(huán)與負電源相接，判定為P阱工藝。6、確定本電路采用的為P阱工藝之后，進行版圖中元器件的辨認。首先可以看出采用了多晶硅柵，且在輸入壓焊點到輸入管之間有一段多晶硅，但又無連線的“交叉”出現(xiàn)，排除了“過橋”的可能，初步判斷為電阻，再根據(jù)其與二極管保護電路連接最終與輸入管相接，可斷定是輸入端起限流作用的電阻。7、因

6、已確定為P阱工藝，則阱和保護環(huán)內(nèi)的器件應(yīng)為NMOS管，由圖形可見，兩輸入管共用一個源極，且源與P阱相接，但未接負電源，而是與另一個N管的漏相接，該N管的源極與負電源相接，意味著阱電位是浮動的，這是為了消除輸入管襯底偏置效應(yīng)采取的措施。兩輸入管的漏極分別與另外兩個P管的漏相接，這兩個P管的源和襯底相連并與正電源連接，且其中一個P管的漏與柵極短接，說明這兩個P管構(gòu)成了電流鏡。類似可識別出其他的P管和N管。8、根據(jù)如上的圖形識別，將提取得到的各器件連接并整理成電路圖。九、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1.電路圖見附頁2，功能分析：第一部分是輸入保護電路。第二部分是差分和共源兩級放大電路，密勒電容是為了增大相位裕度。第三部分是將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號。第三，四部分構(gòu)成一個改進型的推挽輸出結(jié)構(gòu)。十、實驗結(jié)論： 結(jié)合課程所學(xué)的知識，對一種模擬集成電路進行了版圖識別與提取，分析出該電路采用了硅柵P 阱CMOS工藝，電路結(jié)構(gòu)為帶輸入保護的典型差分輸入放大器。其中，在版圖中差分對的對稱性考慮、電流鏡的匹配設(shè)計有特色，值得今后設(shè)計中借鑒。十一、總結(jié)及心得體會：通過本次實驗，了解了IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其主要工藝特點，加深了