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集成电路复习题集成电路复习题
1.集成电路的发展遵循了什么定律?简述集成电路设计流程。说明版图设计在整个集成电路设计中所起的作用。答:摩尔定律:集成电路的集成度,即芯片上晶体管的数目,每隔18个月增加一倍或者每3年翻两番。
版图设计的作用1、满足电路功能性能指标质量要求2、尽可能节省面积以提高集成度,降低成本3、尽可能缩短连线,以减少复杂度,缩短时间,改善可靠性;
2、(1)集成电路设计方法的种类主要有哪些?
(2)名词解释:ASIC、SOC、DSP、HDL等常见缩写
答:(1)全制定设计方法,半制定设计方法,标准单元设计方法,通用单元设计方法,可编程逻辑电路设计方法。
(2)ASIC(Application Specific Intergrated Circuits)专用集成电路:指特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路 SOC(System On Chip)系统及芯片、片上系统:指它是一个产品、是一个有专用目标的集成电路,其中包括完整系统并有嵌入软件的全部内容 DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理:是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科 HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言:指对硬件电路进行行为描述、寄存器传输描述或者结构化描述的一种新兴语言
3、(1)描述多晶硅在CMOS工艺中所起的基本作用。 (2)假定某材料的方块电阻值为10 Ω,电阻的长度为30 μm,宽度为10 μm,该电阻阻值为多少?如果其他条件不变,长度变为25 μm,则该电阻的阻值又是多少?
答:(1)多晶硅有着与单晶硅相似的特性,并且其特性可随结晶度与杂质原子的改变而改变。在MOS及双极型器件中,多晶硅可用来制作栅极、源极与漏极的欧姆接触、基本连线、薄PN结的扩散源、高值电阻等。
(2)R=Rs*L/W(Rs为方块电阻,L为长度,W为宽度)
SOI材料是怎样形成的,有何特点?肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点?
答:SOI绝缘体上硅,可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。
特点:电极与衬底之间寄生电容大大减少,器件速度更快,功率更低
肖特基接触特点:阻挡层具有类似PN结的伏安特性。
欧姆型接触特点:载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。
讨论半导体工艺中掺杂的作用,举出两种掺杂方法???并比较其优缺点。
答:掺杂的目的是改变半导体的导电类型,形成N型或P型层,以形成双极型晶体管及各种二极管的PN结,或改变材料的电导率。
两种掺杂方法:热扩散掺杂和离子注入法。
与热扩散相比,离子注入法的优点如下:1.掺杂的过程可通过调整杂质剂量与能量来精确控制杂质分布。2.可进行小剂量的掺杂。3.可进行极小深度的掺杂。 4.较低的工业温度,故光刻胶可用作掩膜。5.可供掺杂的离子种类较多,离子注入法也可用于制作隔离岛。缺点:价格昂贵,大剂量注入时,半导体晶格会遭到严重破坏且难以恢复
写出晶体外延的意义,列出三种外延生长方法,并说明各自的优缺点。给出光刻的作用,光刻有哪两种曝光方式。
外延意义:用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。
外延方法:液态生长,气相外延生长,金属有机物气相外延生长(1)液态生长:最简单最廉价的外延生长方法,但其外延层的质量不高(2)气相外延生长:技术成熟,能很好地控制薄膜厚度、杂质浓度和晶体完整性,但对外延层掺杂情况的控制比较难。(3)金属有机物气相外延生长:MOVPE与其它VPE不同之处在于它是一种冷壁工艺,只要将衬底控制到一定温度就行了。
光刻作用:把掩膜上的图形转换成晶圆上的器件结构。
曝光方式有接触与非接触两种。
简述双阱CMOS工艺的基本工艺流程。
答:(1)衬底准备:衬底氧化,生长Si3N4. (2)光刻P阱,形成阱版:在P阱区腐蚀Si3N4.,P阱注入。(3)去光刻胶,P阱扩散并生长SiO2。(4)腐蚀Si3N4,N阱注入并扩散。(5)有源区衬底氧化:生长Si3N4,有源区光刻和腐蚀,形成有源区版。(6)N管场注入光刻(7)场区氧化:有源区Si3N4和SiO2腐蚀,栅氧化,沟道掺杂(阈值电压调节注入)。(8)多晶硅淀积、掺杂、光刻和腐蚀,形成多晶硅版。(9)NMOS管光刻和注入硼,形成 N+版。(10)PMOS管光刻和注入磷,形成P+版。(11)硅片表面生长SiO2薄膜。
(12)接触空光刻,接触孔腐蚀。(13)淀积铝,形成铝连线。
8、(1)MOSFET的饱和电流主要取决于哪些参数?
答:饱和电流取决于栅极宽度W,栅极长度L,栅-源之间压降,阈值电压,氧化层厚度,氧化层介电常数 (2)什么是MOS器件的体效应?请指出
答:由于衬底与源端未连接在一起,而引起的阈值电压的变化叫做体效应。
(3)
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