集成电路期末考试知识点答案

-------------------------------------------1------------------------------------------------

1、哪一年在哪儿发明了晶体管?发明人哪一年获得了诺贝尔奖?

1947贝尔实验室肖克来波拉坦巴丁发明了晶体管 1956获诺贝尔奖

2、世界上第一片集成电路是哪一年在哪儿制造出来的?发明人哪一年为此获得诺贝尔奖?Jack kilby 德州仪器公司1958年发明 2000获诺贝尔奖

3、什么是晶圆?晶圆的材料是什么?

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,材料是硅

4、目前主流集成电路设计特征尺寸已经达到多少?预计2016 年能实现量产的特征尺寸是多少?主流0.18um 22nm

5、晶圆的度量单位是什么?当前主流晶圆的尺寸是多少?英寸12英寸

6、摩尔是哪个公司的创始人?什么是摩尔定律?英特尔芯片上晶体管数每隔18个月增加一倍

7、什么是SoC?英文全拼是什么?片上系统 System On Chip

8、说出Foundry、Fabless 和Chipless 的中文含义。代工无生产线无芯片

9、一套掩模一般只能生产多少个晶圆?1000个晶圆

10、什么是有生产线集成电路设计?电路设计在工艺制造单位内部的设计部门进行

11、什么是集成电路的一体化(IDM)实现模式?设计制造和封装都集中在半导体生产厂家内进行

12、什么是集成电路的无生产线(Fabless)设计模式?只设计电路而没有生产线

13、一个工艺设计文件(PDK)包含哪些内容?

器件的SPICE参数、版图设计用的层次定义、设计规则和晶体管电阻电容等器件以及通孔焊盘等基本结构版图,与设计工具关联的设计规则检查、参数提取、版图电路图对照用的文件。14、设计单位拿到PDK 文件后要做什么工作?

利用CAD/EDA工具进行电路设计仿真等一系列操作最终生成以GDS-II格式保存的版图文件,然后发给代工单位。

15、什么叫“流片”?

像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片。

16、给出几个国内集成电路代工或转向代工的厂家。

上海中芯国际上海宏力半导体上海华虹NEC 上海贝岭无锡华润华晶杭州士兰常州柏玛微电子

17、什么叫多项目晶圆(MPW) ?MPW 英文全拼是什么?

将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆片上流片,完成后每个设计可以得到数十片芯片样品Multi-Project-Wafer

18、集成电路设计需要哪些知识范围?系统知识,电路知识,工具知识,工艺知识

19、对于通信和信息学科,所包括的系统有哪些?

程控电话系统,无线通信系统,光纤通信系统等;信息学科:有各种信息处理系统。

20、RFIC、MMIC 和M3IC 是何含义?射频电路微波单片集成电路毫米波单片集成电路

21、著名的集成电路分析程序是什么?有哪些著名公司开发了集成电路设计工具?

SPICE程序Cadence、Synopsis和Mentor Graphics等公司

22、从事逻辑电路级设计和晶体管级电路设计需要掌握哪些工具?

逻辑:掌握VHDL或Verilog HDl等硬件语言描述及相应的分析和综合工具晶体管:掌握SPICE 或类似的电路分析工具。

23、为了使得IC 设计成功率高,设计者应该掌握哪些主要工艺特征?

从芯片外延和掩膜制作,光刻,材料淀积和刻蚀,杂质扩散或注入,到滑片封装的全过程。24、SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI 的中文含义是什么?英文全拼是什么?

SSI(small-scale integration)小规模集成电路;MSI(Middle-scale integration)中规模集成电路;LSI(large-scale integration)大规模集成电路;VLSI(very-large-scale integration)甚大规模集成电路ULSI(Ultra-large-scale integration)超大规模集成电路。

-------------------------------------------2------------------------------------------------

1、电子系统特别是微电子系统应用的材料有哪几类?导体半导体绝缘体

2、集成电路制造常用的半导体材料有哪些?硅、砷化镓、磷化铟

3、为什么说半导体材料在集成电路制造中起着根本性的作用?

集成电路通常制作在半导体衬底材料上,集成电路的基本元件是依据半导体特性构成。

4.半导体材料得到广泛应用的原因是什么?

参杂、温度、光照都可以改变半导体导电能力,以及多种由半导体形成结构中,注入电流会发射光(发光二极管)

5、Si、GaAs、InP 三种基本半导体材料中,电子迁移率最高的是哪种?最低的是哪种?GaAs Si

6、在过去40 年中,基于硅材料的多种成熟工艺技术有哪些?

双极性晶体管(BJT)、结型场效应管(J-FET)、P型场效应管(PMOS)、N型场效应管(NMOS)、互补型金属-氧化物-半导体场效应管(CMOS)和双极性管CMOS(BiCMOS)等

7、硅基最先进的工艺线晶圆直径已达到多少?0.13umCMOS 工艺制成的CPU 运行速度已达多少?12英寸 2Ghz

8、为什么市场上90%的IC 产品都是基于Si 工艺的?原料丰富、技术成熟、价格低

9、与Si 材料相比,GaAs 具有哪些优点?

1.GaAs中非平衡少子饱和漂移速率大约是Si的4倍,

2.在GaAs中,电子和空穴可直接复合,而Si不行。

3. GaAs中价带与导带之间的禁带为1.43eV,大于Si的1.11eV

10、GaAs 晶体管最高工作频率fT 可达多少?而最快的Si 晶体管能达到多少?

150Ghz 几十GHz

11、基于GaAs 的集成电路中有哪几种有源器件?MESFET、HEMT和HBT三种有源器件。

12、为什么说InP 适合做发光器件和OEIC?InP中电子与空穴的复合是直接进行的

13、IC 系统中常用的几种绝缘材料是什么?SiO2、SiON、Si3N4

14、什么是欧姆接触和肖特基接触?

在半导体表面制作金属层后,如果参杂浓度较高,隧道效应抵消势垒的影响形成欧姆接触:如果参杂浓度较低,金属和半导体结合面就形成肖特基接触。

15、多晶硅的特点?多晶硅是单质硅的一种形态、特性随结晶度与杂质原子而改变、应用广泛

16、在MOS 及双极型器件中,多晶硅可用来做什么?

栅极、源极与漏极(或双极器件的基区与发射区)的欧姆接触、基本连线、薄PN结的扩散源、高值电阻等

17、什么是材料系统?

由一些基本材料,如在Si, GaAs或InP制成的衬底上或衬底内,用其它物质再生成一层或几层材料。

18、半导体材料系统?是指不同质的几种半导体(GaAs与AlGaAs,Si与SiGe等)组成的层结构

19、异质半导体材料的主要应用有哪些?

制作异质结双极性晶体管HBT、高电子迁移率晶体管HEMT、高性能的LED及LD。

20、什么是半导体/绝缘体材料系统?半导体与绝缘体相结合的材料系统

21、晶体和非晶体的区别?晶体具有一定几何外形如硅和锗,非晶体无固定形状如玻璃、橡胶

22、什么是共价键结构?

.最外层的价电子不仅受到自身原子核的作用,还要受到相邻原子核的作用,这样每个价电子就不局限于单个原子,可以转移到相邻的原子上去,这种价电子共有化的运动就形成了晶体中的共价键结构。

23、什么是本征半导体和杂质半导体?

征半导体是一种纯净的、结构完整的半导体晶体。在本征导体中参入微量的杂质,就形成了杂质半导体(N、P)

24、本征半导体有何特点?

电子浓度与空穴浓度相同,热力学零度没有自由电子,载流子少、导电性差、温度稳定性差25、杂质半导体中,多子和少子是如何形成的?

在本征半导体中掺入少量的3价元素,如硼、铝或铟,有3个价电子,形成共价键时,缺少1个电子,产生1个空位。空穴为多数载流子,电子为少数载流子。在本征半导体中掺入少量的5价元素,如磷、砷或锑,有5个价电子,形成共价键时,多余1个电子。电子为多数载流子,空穴为少数载流子。

26、什么是扩散运动?什么是漂移运动?

扩散运动:由于PN结交界面两边的载流子浓度有很大的差别,载流子就要从浓度大的区域向浓度小的区域扩散。漂移运动:进入空间电荷区的空穴在内建电场作用下向P区漂移,自由电子向N区漂移。

27、PN 结的主要特点是什么?单向导电性

28、双极型三极管三个区有什么不同?

发射区的掺杂浓度远远高于基区和集电区,基区做的很薄,集电结的面积大于发射结的面积。

29、双极型三极管有几种工作状态?每个状态PN 结偏置情况如何?

发射结正偏集电结反偏时为放大工作状态、发射结正偏集电结也正偏时为饱和工作状态、发射结反偏集电结也反偏时截止工作状态、发射结反偏集电结正偏为反向工作状态。

30、在放大状态下,三极管内部载流子传输过程是怎样进行的?

发射结的注入、基区中的输运与复合和集电区的收集

31、为什么晶体管的反向工作状态一般不用,尤其是在集成电路中更是如此?

由于晶体管的实际结构不对称,特别是在集成电路中,发射区嵌套在基区内,基区嵌套在集电区内,发射结比集电结小很多反向电流放大倍数βR比βF小很多

32、MOS 管的核心结构是什么?导体、绝缘体与衬底的掺杂半导体这三层材料叠在一起构成

33、根据形成导电沟道载流子类型的不同,MOS 管有几种类型?NMOS和PMOS

34、简述PMOS 管的具体结构。

半导体部分的结构包含由两个P型硅的扩散区隔开的N型硅区域,这层型硅区域之上覆盖了由一个绝缘层和一个栅极的导电电极构成的夹层结构,两个P型硅的扩散区分别通过与金属导体的欧姆接触,形成源极和漏极。

35、简述MOS 管的导电沟道是如何形成的?N反型层与源漏两端的N型扩散层连通

36、什么叫阈值电压?阈值电压是否可变?阈值电压为负时称为什么电压?

引起沟道区产生强表面反型的最小栅电压,称为阈值电压V T 。往往用离子注入技术改变沟道区的掺杂浓度,从而改变阈值电压。夹断电压。

37、对NMOS 晶体管,注入何种杂质使阈值电压增加或降低?P型杂质增加、N型杂质降低。

38、根据阈值电压不同,常把MOS 器件分为几种?增强型和耗尽型

39、在CMOS 电路里,MOS 管一般采用何种类型?增强型

40、为什么说MOS 晶体管是一种电压控制器件?

当栅源电压V GS等于开启电压V T时,器件开始导通,当源漏间加电压V DS且V GS=V T时,由于源漏电压和栅-衬底电压而分别产生的电场水平和垂直分量的作用,沿着沟道就出现了导电。源漏电压(V DS>0)所产生的电场水平分量起着使电子沟道向漏极运动的作用。随着源漏电压的增大,沿沟道电阻的压降会改变沟道的形状。

41、MOS 管的IDS 大小除与源漏电压和栅极电压有关外,还与哪些因素有关?

源漏之间的距离、沟道宽度、开启电压、栅绝缘氧化层的厚度、栅绝缘层的介电常数、载流子的迁移率

42、一个MOS 管的正常导电特性可分为几个区域?

夹断、线性、饱和

43、说明MOS 管“线性区”沟道及漏极电流特点。弱反型区漏极电流随栅压的增大而线性增大

44、说明MOS 管“饱和区”沟道及漏极电流特点。沟道强反型,漏极电流与漏极电压无关

45、用什么参数衡量MOS 器件的增益?用gm衡量MOS 器件的增益

-------------------------------------------3------------------------------------------------

1、外延生长的目的是什么?外延生长的方法有哪几种?

用同质材料形成具有不同的掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。液态生长、气相外延生长、金属有机物气相外延生长、分子束外延生长。

2、什么是卤素传递生长法?它属于4 种生长方法中的哪一种?

把至少一种外延层组成元素以卤化物形式通过衬底并发生卤素析出反应从而形成外延层的过程,它属于气相外延生长法。

3、液态生长有什么优缺点?

最简单最廉价但其外延层的质量不高

4、金属有机物气相外延生长和一般的气相外延生长的最大区别是什么?

它是一种冷壁工艺,只要将衬底控制到一定温度就行了

5、分子束外延生长有什么特点?

只能在超真空中进行且量产较低、在GaAs基片上生长无限多外延层、可以控制参杂的深度和精度到纳米级

6.什么是掩模?掩模与集成电路制造有什么关系?制做掩模的数据从哪儿来?

掩膜是涂有特定图案的铬薄层(60~80nm)的均匀平坦的石英玻璃薄片、一层掩膜对应一块IC 的一层材料的加工、版图。

7、掩模制作方法有哪些?

图案发生器方法、X 射线制版、电子束扫描法

8、什么是整版接触式曝光?

掩模尺寸和晶圆尺寸相同,并直接与光刻胶胶层接触进行曝光。

9、什么是光刻?光刻的作用是什么?光刻的主要流程有哪些?

光刻就是通过一系列生产步骤,将晶圆薄膜的特定部分去除的工艺。作用是把掩膜上的图型转换成晶圆上的器件结构。流程有晶圆涂光刻胶、曝光、显影、烘干。

10、负性和正性光刻胶有什么区别和特点?

特点:光刻胶都对大部分可见光灵敏,对黄光不灵敏。区别:负性光刻胶使用时,未感光部分被适当的溶剂刻蚀,而感光部分留下,所得图形与掩膜版图形相反;正性光刻胶所得图形与掩膜板图案相同。

11、光刻的曝光方式有几种?各有何特点?

接触和非接触两种,非接触分为接近式和投影式接触式:精确度高,但掩膜易磨损,消耗大非接触式:接近式:解决了磨损问题,但分辨率下降。投影式:分辨率高,不存在掩膜磨损问题,但生产量不高

12、接触曝光方式的关键技术有哪些?它的主要优缺点是什么?

需要一股很粗的光束、一个很大的透镜,以及一套良好的光学系统;精确度较高但非理想接触导致LSI 芯片合格率不高,掩膜和晶圆每次接触都会产生磨损,掩膜消耗大.

13、什么是非接触曝光方式?掩膜与晶圆不接触的光刻方式,分为接近式和投影式两种

14、氧化的目的是什么?利用硅独有的特性制造薄到几十埃(只有几个原子层)的栅氧化层

15、为什么说栅氧化层的生长是非常重要的一道工序?

氧化层的厚度决定了晶体管的电流驱动能力和可靠性,其精度必须控制在几个百分点以内。

16、淀积的主要作用是什么?生成器件制造所需的材料

17、什么是刻蚀?什么是湿法刻蚀?湿法刻蚀有什么缺点?

刻蚀即光刻腐蚀,就是通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其他方式实现腐蚀以处理掉所需除去的部分;湿法刻蚀首先要用含有可以分解表面薄层的反应物的溶液浸润刻蚀面;抗蚀剂中的小窗口会由于毛细作用而使得接触孔不能被有效浸润、被分解的材料不能被有效从反应区中清除。

18、什么是干法刻蚀?干法有几种刻蚀方法?

用等离子体对薄膜线条进行刻蚀的一种新技术。

分为等离子体刻蚀、反应离子刻蚀RIE、磁增强反应离子刻蚀、高密度等离子刻蚀等类型19、掺杂的目的是什么?掺杂在何时进行?惨杂方法有哪几种?

改变半导体的导电类型,形成N型层或P型层,以形成双极型晶体管及各种二极管的PN结,或改变材料电导率;掺杂可与外延生长同时或者其后进行;热扩散掺杂和离子注入法两种20、离子注入法有哪些优点?

掺杂的过程可通过调整杂质剂量及能量来精确控制杂质分布,可进行小剂量和极小深度的掺杂较低的工艺温度,故光刻胶可用作掩膜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

-------------------------------------------4------------------------------------------------

1、说明用硅材料采用CMOS 工艺可形成哪些元件、电路形式以及可达到的电路规模?

可形成D、N/P-MOS、R、C、L元件、可以形成CMOS或SCL电路形式、可达到ULSI和GSI 的电路规模

2、集成电路特别是逻辑集成电路技术的类型有哪些?

以双极性硅为基础的ECL技术、PMOS技术、NMOS技术,双极性硅或硅锗异质结晶体管加CMOS的BiCMOS技术和GaAs技术

3、为什么说速度和功耗是每一种工艺两个最重要的特性?

功耗越低越省钱,速度越快越省时

4、在各种工艺中,哪种工艺的速度最高?哪种工艺的功耗最小?

GaAs速度高CMOS功耗小

5、双极型硅工艺的特点是什么?有哪些主要应用?

高速度、高跨导、低噪声及阈值易控制低噪声高灵敏度放大器、微分电路、复接器、振荡器6、典型双极型硅工艺中的硅晶体管存在哪些问题?

由于B-E结与基极接触孔之间的P型区域而形成较大的基区体电阻;集电极接触孔下N区域导致较大的集电极串联电阻;因PN结隔离而形成较大的集电极寄生电容。

7、双极型晶体管的最高速度取决于哪些因素?

通过基区到集电极耗尽层的少数载流子的传输速度、主要器件电容、向寄生电容充放电的电流大小

8、超高频Si 双极型晶体管的截止频率f T 已达多少?40GHz

9、什么是异质结?按照两种材料的导电类型不同,异质结可分为哪些类型?异质结形成的条件是什么?制造异质结的技术通常有哪些?

两种不同的半导体相接触所形成的的界面区域,按照材料的导电类型分为同型异质结和异型异质结,两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数,利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术

10、异质结有什么特点?它适宜于制作哪些器件?量子效应,迁移率变大、奇异的二度空间特性、人造材料工程学;发光组件、镭射二极管、异质结构双极晶体管、高速电子迁移率晶体管

11、晶体管的两个重要参数是什么?各代表什么意义?

12、为什么GaAs 同质结双极型晶体管的性能很难达到或超过硅基BJT 的性能?

它的空穴迁移率低于硅的空穴迁移率

13、为什么采用AlGaAs/GaAs 异质结结构制造的双极型晶体管(HBT)具有好的性能?

异质结双极性晶体管的发射极效率主要由禁带宽度差决定,几乎不受掺杂比的限制

14、InP/InGaAs HBT 具有什么特点?高速度、低功耗

15、目前,III/V 族化合物构成的高速HBT 可达到那些性能?

它们的f T和fmax已分别超过150Ghz和200GHz

16、Si/SiGe 材料系统的HBT 工艺取得了那些长足进步?

截止频率大于100GHz的SiGe HBT已成功实现;已经开发出包含fmax=60GHz的SiGe HBT和0.25μm的CMOS器件的SiGe BiCMOS。

17、HBT 的主要优点是什么?适于何种应用?

HBT具有很强的电流驱动能力;适用于模拟信号的功率放大和门阵列逻辑的输出缓冲电路设计。

18、MESFET 的有源层是如何形成的?它的导电沟道是如何控制的?

有源层可以采用液相外延、气相外延、分子束外延和离子注入形成。在栅极上加电压,内部的电势就会被增强或减弱,从而使沟道的深度和流通的电流得到控制。

19、为什么说栅长是MESFET 的重要参数?

对MESFET的控制主要作用于栅极下面的区域

20、进一步提高MESFET 性能的措施是什么?改进有源层的导电能力

21、高电子迁移率晶体管(HEMT)速度高的主要原因是什么?

器件在晶体结构中存在着类似于气体的大量可高速迁移电子,即二维电子气。

22、二维电子气是如何形成的?

当半导体表面上加一个与表面垂直的电场,在表面附近形成电子势阱,就会积累起大量的电子23、亚微米、深亚微米和纳米的具体范围是多少?

把0.35-0.8μm及以下称为亚微米级0.25um及其以下为深亚微米0.05um及其以下称为纳米级

24、什么情况下器件的栅极通常要考虑采用蘑菇型即T 型栅极?栅长小于0.3um

25、什么是赝晶或赝配HEMT ?

因为In原子的晶格常量比Ga原子的大,因此GaInAs与GaAs或AlGaAs层之间存在着晶格不匹配的现象

26、由Si/SiGe 材料系统研制的HEMT 取得了哪些进展?

在300K和77K温度下,N沟道HEMT的跨导分别达到400mS/mm和800mS/mm;P沟道HEMT 的跨导达到170mS/mm或300mS/mm

27、HEMT有更高截止频率更高跨导和更低噪声的原因?它的主要应用领域是什么?

HEMT有源层中,没有施主与电子的碰撞毫米波电路和光纤通信的超高速电路

28、与Si 三极管相比,MESFET 和HEMT 存在哪些缺点?

1)跨导相对低; 2)阈值电压较敏感于有源层的垂直尺寸形状和掺杂程度;3)驱动电流小4)阈值电压变化大

29、MOS 工艺包括有哪几种?MOS 工艺的重要参数是什么?什么是特征尺寸?

PMOS、NMOS、COMS、BiCMOS 沟道载流子特性、栅极材料、金属层数、特征尺寸工艺可以实现的平面结构的最小尺寸

30、铝栅MOS 工艺的缺点是什么?制造源、漏极与制造栅极采用两次掩膜步骤,不容易对齐

31、铝栅重叠设计方法虽然可解决铝栅MOS 工艺的缺点,但还存在哪些缺点?

CGS、CGD都增大了;栅极增长,管子尺寸变大,集成度降低。

32、什么是自对准技术?将两次MASK步骤合为一次,让D,S和G三个区域一次成形

33、硅栅工艺有哪些优点?

自对准无需重叠设计减小了电容提高了速度减小了栅、源、漏极尺寸增加集成度;增加电路可靠性

34、为什么NMOS 工艺优于PMOS 工艺?N沟道FET的速度将比P沟道FET快2.5倍

35、给出FET 的不同分类方法。

按衬底材料有Si, GaAs, InP 按场形成结构有J/MOS/MES 按载流子类型有 P/N 按沟道形成方式区分有E/D

36、CMOS 工艺是如何在一种衬底材料上实现不同类型场效应晶体管的?阱有几种类型?每种类型可制作什么类型的场效应管?

NMOS晶体管是P型硅衬底上的,而PMOS晶体管是做在N型硅衬底上的,通过在硅衬底上制作一块反型区域就能将两种晶体管做在同一个硅衬底上两种类型N阱和p阱NMOS管和PMOS管

37、CMOS 包括哪几种具体工艺?

P阱CMOS工艺,N阱CMOS工艺和双阱CMOS工艺

38、什么是BiCMOS ?BiCMOS 的特点是什么?

BiCMOS工艺技术是将双极型与CMOS器件制作在同一芯片上。

BiCMOS 的特点是结合了双极型器件的高跨导、强驱动和CMOS 器件高集成度、低功耗的有优点,使它们互相取长补短,发挥各自优点,从而实现了高速、高集成度、高性能的超大规模集成电路 39、BiCMOS 有几种类型?每种类型有什么特点?

以CMOS 工艺为基础的BiCMOS 工艺和以双极工艺为基础的BiCMOS 工艺

以CMOS 工艺为基础的BiCMOS 工艺对保证CMOS 器件的性能比较有利

以双极工艺为基础的BiCMOS 工艺对提高保证双极器件的性能有利。

40、哪种 BiCMOS 工艺用的较多?为什么?

双极工艺为基础的BiCMOS 工艺用的多 影响BiCMOS 器件性能的主要部分是双极部分。 41、以 P 阱 CMOS 工艺为基础的 BiCMOS 工艺存在哪些缺点?

由于NPN 晶体管的基区在P 阱中,所以基区的厚度太大,使得电流增益变小

集成电路的串联电阻很大,影响器件性能

NPN 管和CMOS 管共衬底,使得NPN 管只能接固定电位,从而限制了NPN 管的使用 42、以 N 阱 CMOS 工艺为基础的 BiCMOS 工艺有哪些优缺点?

工艺中添加了基区掺杂的工艺步骤,这样就形成了较薄的基区,提高了NPN 晶体管的性能 制作NPN

管的N 阱将NPN 管和衬底自然隔开,这样就使得NPN 晶体管的各极均可以根据需要进行电路连接,增加了NPN 晶体管应用的灵活性

缺点:NPN 管的集电极串联电阻还是太大,影响双极型器件的驱动能力

43、分别画出标准 P 阱 CMOS 工艺和 N 阱 CMOS 工艺为基础的

BiCMOS 工艺实现器件结构剖面图,并说明各自优缺点。

集成电路期末考试知识点答案

P 阱CMOS-NPN 结构剖面图 B C E N +N +P +

P +PMOS

P-SUB NMOS N +N +P

N 阱

N 阱纵向NPN

N 阱CMOS-NPN 体硅衬底结构剖面图

-------------------------------------------5-----------------------------------------------

1、集成电路中,有源器件是指哪些种类的晶体管?

BJT、HBT、PMOS、NMOS、MESFET、和HEMT

2、什么是CMOS 工艺?

同时制造出包含互补的P型和N型两种MOS原件的一种工艺过程

3、MOS 管的实际组成是什么?基本参数是什么?

由两个PN结和一个MOS电容组成的,基本的参数是Lmin、Wmin和tox L:MOS工艺的特征尺寸(feature size) ,W:栅极的宽度、tox:为MOS电容的厚度

4、给出MOS 管的伏安特性曲线。

集成电路期末考试知识点答案

5、为什么说MOS 电容的组成复杂?

MOS管有多层介质:在栅极电极的下面有一层SIO2介质SIO2下面是P型衬底,衬底比较厚衬底电极同衬底之间必须是欧姆接触。

6、给出MOS 电容与外加电压变化关系的曲线。

集成电路期末考试知识点答案

7、按MOS 沟道随栅压正向和负向增加而形成或消失的机理,存在着哪两种类型的MOS 器件?

耗尽型:在VGS=0时导电沟道已经存在增强型:当VGS正到一定程度才会导通。

8、阈值电压VT 与衬底掺杂浓度是什么关系?采取什么方式或手段以调整VT 大小?影响VT 的其它因素有哪些?

MOS管的阈值电压VT与衬底的掺杂浓度Na密切相关,掺杂浓度越大,VT的值越大。用离子注入的方法可以控制Na,从而调整必要的VT的值材料的功函数之差、SIO2层中的可移动的正离子、氧化层中固定电荷、界面势阱

9、什么是MOS 管的体效应?

衬底接地,但是源极未接地,将而影响Vt值

10、MOS 管的哪些参数随温度变化?如何变化?

沟道中载流子的迁移率μ和阈值电压VT随温度所以T升高g

m降低阈值电压的绝对值同

样是随着温度的升高而减小。

11、MOS 管的主要噪声是什么?分别是如何产生的?如何减小?

热噪声、闪烁噪声热噪声是由沟道内载流子的无规则热运动造成闪烁噪声由沟道处SiO2与Si界面上电子的充放电而引起增加MOS的栅宽和偏置电流可以减小期间的热噪声,增加栅长可以减小闪烁噪声。

12、MOS 管尺寸缩小对器件性能有哪些影响?

减小L和tox提高MOSFET的电流控制能力减小W将减小输出功率和电流控制能力同时减小Ltox和W将保持Ids不变和提高电路集成度

13、阈值电压VT 的功能是什么?降低VT 的措施有哪些?

功能:在栅极下面的SI区域中形成反型层和克服二氧化硅介质上的压降。措施:采用高电阻率的衬底降低衬底中的杂质浓度和减小二氧化硅介质的厚度tox

14、MOS 管的动态特性是什么?受哪些因素影响?尺寸缩小对动态特性的影响是什么?

动态特性即速度受电流源Ids的驱动能力即跨导的大小、RC时间常数、充放电的电源电压的高低决定影响:器件速度提高

15、按比例缩小的三种方案是什么?采用恒电场缩减方案,缩减因子为α时的优点是什么?恒电场、恒电压、准恒电压优点:电路密度增加到1/a^2、功耗降低1/a^2、器件时延降低a 倍即器件速率提升a倍、线路上延迟不变、优值增加a^2倍

16、器件产生二阶效应的原因有哪些?二阶效应的主要表现有哪些?

原因:器件尺寸减小,但电源电压还保持原值(5V或3.3V),平均电场强度增加。管子尺寸很小时,管子边缘相互靠近将产生非理想电场表现:L和W变化迁移率退化沟道长度调制效应短沟道效应引起阈值电压的变化窄够到效应引起的阈值电压的变化

-------------------------------------------6------------------------------------------------

1、建立器件模型的目的是什么?

进行电路模拟

2、建立器件模型的方法有哪些?各有什么特点?

建立在器件物理原理基础上的模型(如SPICE)。特点:必须知道器件的内部工作原理。模型参数与物理机理密切相关,故参数适应范围较大;但参数的测定和计算通常比较麻烦。

根据输入、输出外特性来构成的模型(IBIS)。特点:只需了解电路的工作原理,不必了解具体器件的内部机理。模型参数可通过直接测量获得。缺点是模型参数适用的工作范围窄,并且与测试条件有关。

3、SPICE 模型是如何建立的?其优缺点是什么?

SPICE模型是建立在电路基本元器件的工作机理和物理细节上优点:可以精确的在电路器件一级仿真系统测试工作特性和验证系统逻辑功能、能精确计算出静态和动态工作特性而用来进行系统级的信号完整分析缺点:SPICE模型是晶体管一级的模型,对于大规模集成电路,仿真速度必然很慢SPICE涉及到许多集成电路设计方面的细节,一般的集成电路厂商都不愿意提供而限制其广泛使用。

4、SPICE 的英文全拼是什么?最初是由谁开发的?何时成为美国国家工业标准的?主要用于哪方面?

SPICE :Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis 。最初由美国加州伯克利分校开发的;1988年被定为美国国家工业标准;主要用于IC ,模拟电路,数模混合电路,电源电路等电子系统的设计和仿真

5、比较常见的其它版本的仿真软件有哪些?哪些公司开发的Spice 最为著名? 比较常见的Spice 仿真软件有Hspice 、Pspice 、Spectre 、Tspice 、SmartSpice 、IsSpice 等;其中以Synopsys 公司的Hspice 和Cadence 公司的Pspice 最为著名。

6、集成电路中的无源器件有哪些?

互联线、电阻、电容、电感、传输线等

7、各种互连线设计应注意哪些方面? 减小损耗和电路面积赢缩短互连线 为提高集成度互连线应以制造工艺提供的最小宽度设计 在连接线要传输大电流时,应估计其电流容量并保留足够的裕量 制造工艺提供的多层金属能有效地提高集成度 在微波和毫米波范围内,应注意互联线的趋肤效应和寄生参数 在某些情况下,可有目的地利用互连线的寄生效应

8、集成电路中形成电阻有几种种方式?各种电阻有什么特点? 晶体管结构中不同材料层的片式电阻:能实现从10欧姆到十几千欧姆范围,但是电阻值随温度和工艺变化较大

专门加工制造的高质量高精度电阻:通常将镍和铬金属共同蒸发形成的薄膜电阻,电阻值通常有镍铬层的宽、长和方块电阻确定,范围是20到2000欧姆 可以用互连线的传导电阻实现相对较低的电阻:高频时必须考录电阻寄生参数 有源电阻:在实际的应用中,根据接入方法的不同,以及节点信号变化的关系不同,将表现出不同特性。

9、高频时电阻的等效电路是什么?每个等效元件有什么含义?

集成电路期末考试知识点答案

C 1和C 2代表欧姆接触孔对地的电容。C p 代表两个欧姆接触孔间的电容

10、什么是有源电阻?哪些器件可担当有源电阻?

采用晶体管进行适当的连接并使其工作在一定的状态,利用它的直流导通电阻和交流电阻作为电路中的电阻元件使用 双极性晶体管和MOS 晶体管

11、用MOS 管作有源电阻,器件工作在什么状态?饱和状态

12、在高速集成电路中,实现电容的方法有几种?

4种:利用二极管和三极管的结电容、利用叉指金属结构、利用金属-绝缘体-金属(MIM)结构、利用多晶硅/金属-绝缘体-多晶硅结构

13、什么是自谐振频率?实际使用时应注意什么?LC f π210=

当容性阻抗等于感性阻抗时的频率 经验准则是电容应工作在f 0/3以下

14、集成电路中集总电感有几种形式?

2种:单匝线圈和圆形、方形或其他螺旋形多匝线圈

15、提高电感品质因数的措施有哪些?

使用镀银铜线减小高频电阻;用多股的绝缘线代替具有同样总截面的单股线减小肌肤效应;使用介质损耗小的高频陶瓷为骨架减小介质损耗

16、用传输线作电感的条件是什么?

使用长度l<λ/4的短电传输线(微带或共面波导)或者使用长度在λ/4

17、集成电路设计中的分布元件主要指哪些?传输线的主要功能是什么?

包括微带(Micro-strip)和共面波导(CPW,Coplane Wave Guide)型的传输线。功能:传输信号和构成电路元件

18、微带线设计时需要的电参数主要有哪些?

电参数:阻抗、衰减、无载Q、波长、延迟常数

19、形成微带线的基本条件是什么?

介质衬底的背面应该完全被低欧姆金属覆盖并接地,使行波的电场主要集中在微带线下面的介质中。

20、相对于微带线,CPW 的优缺点是什么?

优点:工艺简单、费用低,因所有接地线均在上表面而不需接触孔;在相邻CPW之间有更好的屏蔽,因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸;比金属孔有更低的接地电感;低的阻抗和速度色散。

缺点:衰减相对高一些,在50GHz时,CPW的衰减时0.5dB/mm;由于厚的介质层导热能力差,不利于大功率放大器的实现。

21、给出二极管的直流等效电路模型并说明各等效元件的含义。

集成电路期末考试知识点答案

Cj和Cd分别代表PN结的势垒电容和扩散电容。R S代表从外电极到结的路径上通常是半导体材料的电阻,称之为体电阻。

22、二极管的噪声模型中有哪些噪声?

热噪声、闪烁噪声和散粒噪声。

23、双极型晶体管的EM 模型是由谁于哪一年提出的?

Ebers和Moll于1954年提出的。

24、双极型晶体管的GP 模型是由谁于哪一年提出的?

1970年H.K.Gummel和H.C.Poon提出的。

25、美国加州伯克利分校在20 世纪70 年代末推出的SPICE 软件中包含的三个内建MOS 场效应管模型是什么?

1级模型通过电流-电压的平方律特性描述;2级模型是一个详尽解析的MOS场效应管模型;3级模型是一个半经验模型。

26、基于物理的深亚微米MOSFET 模型是什么?哪一年推出的?模型考虑了哪些内容?MOSFET BSIM3V3模型是1995年10月31日由加州伯克利分校推出的基于物理的深亚微米MOSFET模型。内容:(1)阈值电压下降;(2)非均匀掺杂效应;(3)垂直电场引起的迁移率下降;

(4)载流子极限漂移速度引起的沟道电流饱和效应;(5)沟道长度调制;(6)漏源电压引起的表面势垒降低而使阈值电压下降的静电反馈效应;(7)衬底电流引起的体效应;(8)亚阈值导通效应;(9)寄生电阻效应。

------------------------------------------8------------------------------------------------

1、什么是集成电路版图?它包含了哪些信息数据?版图与掩模有什么关系?

集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息制造厂家根据版图的这些信息来制造掩膜

2、举例说明集成电路版图设计软件有哪些?

Cadence、Columbia、IC Station SDL、熊猫系统

3、画版图时所给出的工艺层与芯片制造时所需要的掩模层有什么关系?

掩膜层是由抽象工艺层给出的版图数据经过逻辑操作(与、或、取反等)获得。

4、为什么要求设计者在版图设计时必须遵循一定的设计规则?设计规则是由谁提供的?

确保器件正确工作并提高芯片的成品率设计规则由生产厂家提供

5、设计规则有几种?分别是什么?为什么以λ为单位的设计规则更加实用?

两种以μm和以λ为单位以λ为单位的设计规则是一种相对单位,选用λ为单位的设计规则可以与MOS工艺成比例缩小相关联,人们可以通过对λ值的重新定义很方便地将一种工艺设计版图改变为适合另一种工艺的版图,大大节省了集成电路开发时间和费用。

6、集成电路版图上的基本图形通常是什么?正多边形

7、设计规则主要有哪些?设计规则中的最小宽度、最小间距和最小交叠分别指什么?并用图形加以说明。

各层最小宽度和层与层的最小间距最小宽度指封闭几何图形的内边之间的距离最小间距指各几何图形外边界之间的距离最小交叠指一几何图形内边界到另一几何图形的内边界长度或者是一几何图形的外边界到另一图形的内边界长度

集成电路期末考试知识点答案

8、为了将设计规则条理化,通常将其编成“xx.yy”形式的代码。说明代码的含义。

xx表示版图层 yy表示序号

9、什么是图元?它与元件有什么区别?

图元:工艺能够制造的有源元件和无源元件的版图作为工艺图形单元区别:图元可以是一些不具有电路功能的图形组合

10、MOS 管是图元之一,它的可变参数有哪些?

栅长、栅宽、栅指数

11、在集成电路设计过程中,经常会遇到多个晶体管串联或并联的情况。说明串联和并联如何连接?各有什么特点?并联: 晶体管的D端相连, S端相连串联:晶体管的S端和另外一个晶体管的D端相连。

12、常用的集成电阻有哪些?说明方块电阻的含义。

多晶硅电阻、阱电阻、MOS管电阻、导线电阻方块电阻是指一个正方形的薄膜导电材料边到边之间的电阻

13、为了形成具有一定阻值的多晶硅电阻,对多晶硅的掺杂有何要求?轻掺杂

14、为什么用阱可实现大阻值电阻?阱电阻在什么情况下呈非线性?

阱是低参杂的,方块电阻较大有外加电压时

15、MOS 管电阻具有什么特点?

它是一个可变电阻, 其变化取决于各极电压的变化

16、多晶硅导线电阻和扩散区导线电阻有什么特点?

多晶硅导线的典型值为 10~15 Ω/□,扩散区导线的典型值20~30 Ω/□

17、常用的集成电容有哪些?MOS 电容的大小取决于哪些参数?

多晶硅-扩散区电容、多晶硅-多晶硅电容、MOS电容、夹心电容 MOS电容大小取决于面积、氧化层的厚度、氧化层的介电常数

18、寄生PNP 三极管有什么特点?

集电极C电压受到限制,须接地;基区宽度WB没有很好控制,电流增益差别较大;结构上的两个主要参数:基区宽度WB和BE结面积A。

19、为什么设计者在设计高频数字电路、高性能模拟电路以及所有的射频电路时还应掌握一定的版图设计准则?

准则可以指导版图设计者采用合适的版图设计技术来提高电路的匹配性能、抗干扰性能和高频工作性能等,尤其对于高性能的模拟电路和射频电路模块来说合理的版图设计是获得高性能的前提条件。

20、为什么同一芯片上的集成元件可以达到比较高的匹配精度?

由于芯片面积很小且经历的加工条件几乎相同

21、什么是随机失配?如何减小随机失配?元器件的随机失配原因有哪些?

随机失配是指由于元器件尺寸、掺杂浓度、氧化层厚度等影响元器件特性的参量发生微观波动所引起的失配选择合适的元器件值和尺寸来减小元器件周围随机波动和元器件所在区域随机波动

22、什么是系统失配?如何减小系统失配?系统失配的主要原因有哪些?

系统分配是指由于工艺偏差、接触孔电阻、扩散区之间的相互影响、机械压力和温度梯度、工艺参数梯度等引起的元器件失配通过版图设计技术来降低工艺偏差、接触孔电阻所占比例不同、多晶硅刻蚀速率的变化、扩散区的相互影响、梯度效应

23、为了降低系统失配,在版图设计时可采取哪些技术?

单元元器件复制技术、在元器件周围增加“哑”单元、要求匹配元器件直接的距离尽量接近并且摆放方向相同、公用中心设计法

24、为什么通常都将“哑”单元连接到某一个固定电势而不悬空?

悬空容易造成静电积累给芯片带来干扰性问题

25、采用公用重心设计法使匹配器件完全不会受到梯度影响的条件是什么?

某些工艺参数的梯度沿水平方向或者垂直方向是线性的

26、采用版图匹配设计技术后可提高元器件的匹配性能,但会带来哪些不利因素?

增加芯片面积、布线比较困难、连线的寄生效应限制匹配精度

27、为什么数字模块和模拟模块在同一衬底上实现容易产生数字模块干扰模拟模块?

数字模块常常会在电源线和地线上产生脉冲干扰,模块放大器对此干扰较为敏感,导致两者之间产生耦合。

28、解决数模信号之间串扰的措施有哪些?

1.可以将模拟和数字电源地分离

2.可以将模拟电路和数字电路、模拟总线和数字总线应尽量分开而不交叉混合

3.根据各模拟单元的重要程度,决定其与数字部分的间距的大小顺序。

29、“干净”的地是什么样地?

单独接出,不与其它器件共用的地

30、为什么在敏感模拟信号线周围插入了接地的同层金属线就可防止电磁干扰?

周围互连线上的电磁场会在这些接地的同层金属线上截止,而不会干扰敏感模拟信号线

31、采用屏蔽技术会带来哪些缺点?

布线变复杂、信号线与地线间的寄生电容增加

32、通过滤波电容进行抗干扰,滤波电容一般加在哪些地方?

电源线上和版图空余地方

33、在集成电路芯片中,寄生效应会降低电路的哪些性能?

电路的噪声、速度、功耗

34、对于晶体管来说,降低寄生效应的版图设计技术有哪些?

尽量减小多晶做导线的长度、采用导电率较好的金属来布线

35、对于接触孔进行寄生优化的措施是什么?

采用多个均匀分布的最小孔并联的方法来减小孔寄生电阻和提高孔的可通过电流能力

36、芯片的可靠性问题一般指哪些?

天线效应、Latch-Up效应和静电放电ESD保护

37、什么是天线效应?

当大面积的金属M1与栅极相连时,金属就会作为一个天线,在金属腐蚀过程中收集周围游离的带电离子,增加金属上的电势,进而使栅电势增加。一旦电势增加到一定程度,就会导致栅氧化层击穿。

38、什么是Latch-Up 效应?

如果由于某种原因使得两个晶体管进入有源工作区,电路又形成一个很强的正反馈,则寄生双极型晶体管将导通大量的电流,导致电路无法正常的工作

39、什么是静电放电过程(ESD) ?为什么说ESD 防护电路的设计是集成电路设计中一个非常重要的问题?集成电路中的什么部位最需要ESD 防护?

两个不同静电电势的物体相互靠近时,两个物体之间会发生静电电荷的转移的过程外界物体接触芯片的150ns放电过程中,会产生非常高的瞬态电流和电压,可能造成集成电路芯片失效因此ESD防护电路是重要的问题集成电路中接到MOS晶体管栅极的PIN更需要ESD保护40、电学设计规则的作用是什么?它与几何设计规则的区别是什么?

作用:1是将具体的工艺参数及其结果抽象出电学参数,是电路与系统设计、模拟的依据。2为合理的选择版图布线提供依据区别:手工设计集成电路或单元中,几何设计规则是图形编辑的

依据,电学设计规则是分析计算的依据。VLSI设计中,几何设计规则是系统生成版图和检查版图错误的依据,电学设计规则是设计系统预测电路性能的依据。

41、Cadence 公司的EDA 产品有哪些功能?

系统级设计、功能验证、IC综合及布局布线、模拟混合信号及射频IC设计、全制定集成电路设计、IC物理验证、PCB设计和硬件仿真建模

42、一个完整的全定制设计环境包含哪些部分?

设计资料库、电路编辑环境、电路仿真工具、版图设计工具、版图验证工具

43、一个设计一般需要Cadence 中的哪些工具?

电路图设计工具、电路模拟工具、版图设计工具、版图验证工具

44、怎样考虑芯片的版图布局?

布局图应尽可能与功能框图或电路图一致,然后根据模块的面积大小进行调整所有的集成电路都要连接到外部集成电路必须是可测的

45、在正式用Cadence 画版图之前要先构思或想一想哪些问题?

仔细想一想每个管子应该怎样安排,管子之间怎样连接,最后的电源线、地线怎样走

46、对于差分形式的电路结构在版图布局时一般注意哪些问题?

最好在设计版图时也讲究对称,有利于提高电路性能。差分形式的对称电路结构,一般地线铺在中间,电源线走上下两边,中间是大片的元件。

47、为什么一般都将输入和输出分别布置在芯片两端?

减少输出输入之间的电磁干扰,尤其是对于小信号高增益放大器特别重要,设计不当会引起不希望的反馈,造成电路自激

48、什么是“电徙”效应?

金属原子沿电流方向迁徙

-------------------------------------------12----------------------------------------------

1、什么是裸片?

晶圆经过切割测试后没有经过封装的芯片

2、在晶圆上(On-wafer)或在芯片上(On-Chip)测试有什么优点?

对于处于研究阶段的芯片,特别是模拟集成电路和模/数混合信号集成电路非常有效,可以大大节省时间

3、在晶圆或在芯片测试需要什么条件?

在测试台上测试

4、基本的芯片测试台由哪几部分组成?

载片部分、接触和调整部分、显微镜部分、控制部分

5、通过什么工具与芯片上的焊盘(Pad)相接触?

探针、探针阵列或探头工具

6、探头有哪些类型?它的主要特性是什么?

SS、SGS 、GSG、GSSG、SSGSS、GSSPSG

7、芯片封装的载体通常有哪些?

绝缘体、导体、导体和绝缘体的组合体

8、利用导体作为芯片封装的载体有什么优点?

很好的电接触特性、良好的散热和机械性能、可与侧部和顶部的金属封装板一起形成良好的电磁屏蔽

9、对于低速ICs,可用的标准封装载体主要有哪些?

双列直插DIP、针栅阵列PGA、小型封装SOP、四方扁平封装QFP、塑封无引脚芯片载体PLCC 10、集成电路封装工艺流程有哪些?

划片、分类、管芯键合、引线压焊、密封、管壳焊接、塑封、测试

11、什么是芯片键合?

将芯片输入、输出、电源等焊盘通过金属丝、金属带或金属球与外部电路连接在一起的工序12、利用什么进行绑定是最简单和最容易实现的技术?它的缺点是什么?

金(铝)丝缺点:高频(大于1GHz)连线的寄生电感(约1nH/mm)非常严重

13、什么技术可以最大限度地减小由引线产生的寄生电感?对哪些电路最具吸引力?

倒装焊技术超高速和超高速集成电路的互连

14、倒装式连接技术的优点有哪些?

连接产生的寄生电感远小于金属丝互接产生的电感芯片上的焊接盘可以遍布全芯片封装密度较高可靠性高焊接时连接柱的表面张力引起自我校正

15、为什么对于高速和微波ICs 常采用黄铜板块为基座进行封装?

良好的电特性和机械特性、良好的散热性、适合固定SMA或其他类型的连接器、对周围环境可实现双向屏蔽

16、什么是混合集成?

用不同衬底材料(硅、砷化镓、铌酸锂等)的集成电路与分立元件以最紧凑的方式安装在另一种介质衬底板(陶瓷、聚乙烯等)上并封装成一个模块

17、什么是微组装技术?

在高密度多层互连衬底上,采用微焊接和封装工艺组装各种微型化片式元器件和半导体芯片,形成高密度、高速度、高可靠的三维立体结构的电子组装技术

18、什么是多芯片组件CMC 技术?

将多个裸片形式的集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块多层互连基板上,然后封装在一个外壳内,组成一个具有设计复杂功能的电路模块的技术

19、在高频和超高速微组装设计过程中必须要考虑哪些问题?

1为得到反射信号传输,阻抗匹配十分重要2 连接线的自电感和线间耦合在寄生参数中占主要地位3 高频模拟电路的设计的实现,MCM衬底上电感的实现成为主要问题

20、可测试性的3 个重要方面是什么?每一种的含义是什么?

测试生成:是指产生验证电路的一组测试码又称为测试矢量

测试验证:指一个给定测试集合的有效性测度,通常是通过故障模拟来估算的

测试设计:通过在逻辑和电路设计阶段考虑测试效率问题,加入适当的附加逻辑或电路以提高将来芯片的测试效率。

21、什么是数字电路的完全测试和功能测试?

完全测试是对芯片进行全部状态和功能的测试,要考虑集成电路的所有的可能状态和功能。

功能测试是对在集成电路设计之初所要求的运算功能或逻辑功能是否正确进行测试。

22、何时需要考虑进行完全测试和功能测试?

研制阶段,为分析电路可能存在的缺陷和隐含的问题,应对样品进行完全测试

生产阶段,为提高测试效率以降低测试成本,则通常采用功能测试

相关推荐
相关主题
热门推荐