思考题
1、将硅单晶棒制作成硅片包括哪些工序？
切断、滚磨、定晶向、切片、倒角、研磨、腐蚀、抛光、清洗、检验。
2、切片可决定晶片的哪四个参数？
晶向、厚度、斜度、翘度和平行度。
3、硅单晶片研磨后为何要清洗？
硅片清洗的重要性：硅片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏成为悬挂键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子等，造成磨片后的硅片易发生变花发蓝发黑等现象，导致低击穿、管道击穿、光刻产生针孔，金属离子和原子易造成pn结软击穿，漏电流增加，严重影响器件性能与成品率
4、硅片表面吸附杂质的存在形态有哪些？对这些形态按何种顺序进行清洗？
被吸附杂质的存在状态：分子型、离子型、原子型
清洗顺序：去分子－去离子－去原子－去离子水冲洗－烘干、甩干
5、硅片研磨及清洗后为何要进行化学腐蚀？腐蚀方法有哪些？
工序目的：去除表面因加工应力而形成的损伤层及污染
腐蚀方式：喷淋及浸泡
6、CMP包括哪2个动力学过程？控制参数有哪些？
包括：边缘抛光：分散应力，减少微裂纹，降低位错排与滑移线，降低因碰撞而产生碎片的机会。表面抛光：粗抛光，细抛光，精抛光
7、集成电路制造过程中常用的1号、2号、3号清洗液组成是什么？各有什么用途？
8、硅气相外延工艺采用的衬底不是准确的晶向，通常偏离（100）或（111）等晶向一个小
角度，为什么？
为了得到原子层台阶和结点位置，以利于表面外延生长。
9、外延层杂质的分布主要受哪几种因素影响？
外延温度，衬底杂质及其浓度，外延方法，外延设备等因素影响。
10、异质外延对衬底和外延层有什么要求？
1. 衬底与外延层不发生化学反应，不发生大量的溶解现象；
2.衬底与外延层热力学参数相匹配，即热膨胀系数接近。以避免外延层由生长温度冷却至室温时，产生残余热应力，界面位错，甚至外延层破裂。
3.衬底与外延层晶格参数相匹配，即晶体结构，晶格常数接近，以避免晶格参数不匹配引起的外延层与衬底接触的界面晶格缺陷多和应力大的现象。
11、比较分子束外延(MBE)生长硅与气相外延（VPE）生长硅的优缺点
MBE——优点：超高真空度达10-9~10-11Torr ，外延过程污染少，外延层洁净。
温度低，(100)Si 最低外延温度470K，所以无杂质的再分布现象。外延分子由喷射炉喷出，速率可调，易于控制，可瞬间开/停，能生长极薄外延层，厚度可薄至?量级。设备上有多个喷射口，可生长多层、杂质分布复杂的外延层，最多层数可达104层。在整个外延过程中全程监控，外延层质量高。——缺点：设备复杂、价格昂贵。
VPE——优点：外延生长温度高，生长时间长，可以制造较厚的外延层。在外延过程中可以任意改变杂质的浓度和导电类型。——缺点：操作过程繁冗，在掺杂剂气体中较难控制通入杂质气体剂量的精确度。
12、SiO2按结构特点分为哪些类型？热氧化生长的SiO2属那一类？
结晶形和非结晶形，是非结晶形
13、在SiO
中何谓桥键氧？何谓非桥键氧？，对SiO2密度有何影响？
2
连接两个Si—O四面体的氧原子称桥联氧原子，只与一个四面体连接的氧原子称非桥联氧原子。桥联的氧原子数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松
14、二氧化硅层的主要作用有哪些？
1）作为掩膜。2）作为芯片的钝化和保护膜。
3）作为电隔离膜。4）作为元器件的组成部分。
15、二氧化硅网络中按杂质在网络中所处位置不同可分为哪几类？
替位式杂质和间隙式杂质
16、
干氧氧化：（优）结构致密，表面平整光亮；对杂质掩蔽能力强；钝化效果好；生长均匀性、重复性好；表面对光刻胶的粘附好，（缺）生长速率非常慢。
湿氧氧化：（优）生长速率介于干O2与水汽氧化之间；可由水温、炉温调节生长速率，工艺灵活性大；对杂质的掩蔽能力、钝化效果能满足工艺要求，（缺）表面存在羟基使其对光刻胶的粘附不好。
17、影响氧化速率的因素有哪些？
温度、气体分压、硅晶向、掺杂
18、影响SiO
热氧化层电性的电荷来源主要有哪些种类？这些电荷对器件有何危害？降低
2
这些电荷浓度的措施有哪些？
1）可动离子电荷（Qm）：加强工艺卫生方可以避免Na+沾污；也可采用掺氯氧化，固定Na+离子；高纯试剂
2）固定离子电荷Qf ：（1）采用干氧氧化方法（2）氧化后，高温惰性气体中退火
3）界面陷阱电荷Qit：在金属化后退火（PMA）；低温、惰性气体退火可降低
4）氧化层陷阱电荷Qot：选择适当的氧化工艺条件；在惰性气体中进行低温退火；采用对辐照不灵敏的钝化层可降低
19、为何热氧化时要控制钠离子的含量？降低钠离子污染的措施有哪些？
因为氧化层中如含有高浓度的钠，则线性和抛物型氧化速率常数明显变大。
措施有：加强工艺卫生方可以避免Na+沾污；也可采用掺氯氧化，固定Na+离子；高纯试剂。
20、掺氯氧化工艺对提高氧化膜质量有哪些作用？
21、由热氧化机理解释干、湿氧氧化速率相差很大这一现象的原因？
22、薄层工艺（10nm以下氧化层）过程中应注意哪些要求？现采用的工艺有哪些？
23、氧化层膜厚的测定方法有哪些？
比色法，干涉条纹法
24、热氧化时常见的缺陷有哪些？产生的原因有哪些？
表面缺陷（针孔、白雾、斑点、裂纹），结构缺陷（层错），氧化层中的电荷（可动离子电荷，氧化层固定电荷，界面陷阱电荷，氧化层陷阱电荷）
25、什么是掺杂？
在一种材料(基质)中，掺入少量其他元素或化合物，以使材料(基质)产生特定的电学、磁学和光学性能，从而具有实际应用价值或特定用途的过程称为掺杂
26、热扩散的机制有哪些？
替位式扩散、填隙式扩散、填隙—替位式扩散
27、扩散源有哪些存在形态？
扩散源有气态、液态、固态三种有存在形式
28、实际生产中为何采用二步扩散？预扩与主扩的杂质浓度分布各有何特点？
为了同时满足对表面浓度、杂质总量以及结深等的要求，实际生产中常采用两步扩散工艺：第一步称为预扩散或预淀积，在较低的温度下，采用恒定表面源扩散方式在硅片表面扩散一层杂质原子，其分布为余误差涵数，目的在于控制扩散杂质总量；第二步称为主扩散或再分布，将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散，以控制扩散深度和表面浓度，主扩散的同时也往往进行氧化。
29、叙述氧化增强扩散及发射区推进效应及其产生的机理？
在热氧化过程中原存在硅内的某些掺杂原子显现出更高的扩散性，称为氧化增强扩散。机理：氧化诱生堆垛层错产生大量自填隙Si，间隙-替位式扩散中的“踢出”机制提高了扩散系数。
在npn窄基区晶体管制造中，如果基区和发射区分别扩硼和扩磷，则发现在发射区正下方的基区要比不在发射区正下方的基区深，即在发射区正下方硼的扩散有了明显的增强，这种现象称为发射区推进效应。
机理：由于高浓度扩散磷时会产生大量空位，从而可使发射区正下方的硼得以加速扩散，产生发射极推进效应。
30、与预扩散相比，为什么B再扩后表面电阻变大而P再扩后表面电阻会变小？
再分布主要是由硅的氧化速率、杂质在Si/SiO2 中的分凝以及扩散速率决定的。 B 再扩后表面电阻变大而P再扩表面电阻变小是因为不同杂质的分凝系数以及杂质在Si/SiO2 中的扩散速率不同导致的.
31、与热扩散相比，离子注入有哪些优点？
1.可在较低的温度下,将各种杂质掺入到不同的半导体中;
2.能够精确控制晶圆片内杂质的浓度分布和注入的深度;
3.可实现大面积均匀性掺杂,而且重复性好;
4.掺入杂质纯度高;
5.由于注入粒子的直射性,杂质的横向扩散小;
6.可得到理想的杂质分布;
7.工艺条件容易控制.
32、什么是沟道效应？如何降低沟道效应？
对晶体靶进行离子注入时，当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，这些注入的离子很少会与靶原子发生碰撞而深深地注入衬底之中，而很难控制注入离子的浓度分布，注入深度大于在无定形靶中的深度并使注入离子的分布产生一个很长的拖尾，注入纵向分布峰值与高斯分布不同，这种现象称为离子注入的沟道效应。
减少沟道效应的措施：（1）对大的离子，沿沟道轴向(110)偏离7－10o；（2）用Si，Ge，F，Ar等离子注入使表面预非晶化，形成非晶层（3）增加注入剂量；（4）表面用SiO2层掩膜
33、什么是离子注入损伤？损伤类型有哪些？
离子注入损伤，是指获得很大动能的离子直接进入半导体中造成的一些晶格缺陷。
损伤类型：空位、间隙原子、间隙杂质原子、替位杂质原子等缺陷和衬底晶体结构损伤
34、离子注入掺杂后为何要进行退火？其作用是什么？
因为大部分注入的离子并不是以替位形式处在晶格点阵位置上，而是处于间隙位置，无电活性，一般不能提供导电性能，所以离子注入后要退火。
其作用是激活注入的离子，恢复迁移率及其他材料参数。
35、离子注入设备的主要部件有哪些？
有离子源、磁分析器、加速器、扫描器、偏束板和靶室。
36、离子注入工艺技术中须控制的工艺参数及设备参数有哪些？
工艺参数：杂质种类、杂质注入浓度、杂质注入深度
设备参数：弧光反应室的工作电压与电流、热灯丝电流、离子分离装置的分离电压及电流、质量分析器的磁场强度、加速器的加速电压、扫描方式及次数
37、等离子体是如何产生的？PECVD是如何利用等离子体的？
38、SiO2作为保护膜时为什么需要采用低温工艺?目前低温SiO2工艺有哪些方法?它们
降低制备温度的原理是什么？
39、比较同等掺杂浓度多晶硅和单晶硅电阻率的大小？解释不同的原因。
40、磁控溅射主要有哪几种？特点是什么？
41、如果一个工艺过程依靠对硅片的离子轰击，你会将硅片置于连接腔壁的电极上还是
与腔壁隔离的电极上?
42、以铝互连系统作为一种电路芯片的电连系统时，若分别采用真空蒸镀和磁控溅射工
艺淀积铝膜，应分别从哪几方面来提高其台阶覆盖特性？
43、什么是气缺现象？如何解决气缺现象？
44、什么是光刻，光刻系统的主要指标有那些？
光刻(photolithography)就是将掩模版（光刻版）上的几何图形转移到覆盖在半导体衬底表面的对光辐照敏感薄膜材料（光刻胶）上去的工艺过程。
光刻系统的主要指标包括分辨率、焦深、对比度、特征线宽控制、对准和套刻精度、产率以及价格。
45、IC制造中对光刻技术的基本要求有哪些？
高分辨率：线宽为光刻水平的标志，代表IC 的工艺水平。高灵敏度（感光速度）的光刻胶：减少曝光所需时间提高生产率。低缺陷：提高成品率。精密的套刻对准：套刻误差一般为线宽的±10% 。对大尺寸硅片的加工：提高经济效益和硅片利用率
46、光刻工艺包括哪些工序？
底膜处理、涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去胶、检验
47、什么是分辨率、对比度、光敏度？
分辨率：是指一个光学系统精确区分目标的能力
对比度：是评价成像图形质量的重要指标
光敏度：指单位面积上入射的使光刻胶全部发生反应的最小光能量或最小荷量。48、影响显影的主要因素有哪些？
曝光时间、前烘的温度和时间、光刻胶的膜厚、显影液的浓度、显影液的温度、显影液的搅动情况
49、在光刻技术中为何显影后必须进行检查？检查的内容有哪些？
区分哪些有很低可能性通过最终掩膜检验的衬底，提供工艺性能和工艺控制数据，以及分拣出需要重做的衬底
检查内容：掩膜版选用是否正确、光刻胶层得质量是否满足要求、图形的质量、套刻精度是否满足要求
50、什么是正光刻胶？什么是负光刻胶？其组成是什么？光刻胶的作用是什么？
正光刻胶：胶的曝光区在显影中除去，当前常用正胶为DQN，组成为光敏剂重氮醌(DQ)，碱溶性的酚醛树脂(N)，和溶剂二甲苯等。
负光刻胶：胶的曝光区在显影中保留，未曝光区在显影中除去，负胶多由长链高分子有机物组成
51、常见的曝光光源有哪些？
紫外光源、深紫外光源。
52、常见的光刻对准曝光设备有哪些？
接触式光刻机；接近式光刻机；扫描投影光刻机；分步重复投影光刻机；步进扫描光刻机。
53、光刻工艺条件包括哪些方面？
光刻胶种类、光刻胶厚度、曝光参数以及光学路径上的设定。
54、什么是驻波效应？如何减少驻波效应？
驻波效应是当用单色光进行曝光时，入射光会在光刻胶与衬底的界面上反射，由于入射光与反射光是相干光，在界面处又存在180 度的相移，在光刻胶内形成驻波。
55、影响线宽控制的因素有哪些？
胶自身的性质，光刻工艺（曝光源、时间，胶膜厚度，显影条件，硅片平整度）56、什么是湿法刻蚀？什么是干法刻蚀？各有何优缺点？
湿法刻蚀：晶片放在腐蚀液中，通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜图形。优缺点：湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设备。保真度差，腐蚀为各向同性，A=0，图形分辨率低。选择比高、均匀性好、清洁性较差
干法刻蚀：刻蚀气体在反应器中等离子化，与被刻蚀材料反应（或溅射），生成物是气态物质，从反应器中被抽出。优缺点：保真度好，图形分辨率高；湿法腐蚀难的薄膜如氮化硅等可以进行干法刻蚀、清洁性好，气态生成物被抽出；无湿法腐蚀的大量酸碱废液设备复杂；选择比不如湿法
57、常见的干法刻蚀方法有哪些？各有何优缺点？
物理性刻蚀
化学性刻蚀（又称等离子体刻蚀）
物理化学性刻蚀（又称反应离子刻蚀RIE）
58、光刻技术中的常见问题有那些？
半导体器件和集成电路的制造对光刻质量有如下要求：一是刻蚀的图形完整，尺寸准确，边缘整齐陡直；二是图形内没有针孔；三是图形外没有残留的被腐蚀物质。同时要求图形套刻准确，无污染等等。但在光刻过程中，常出现浮胶、毛刺、钻蚀、针孔和小岛等缺陷。
59、光刻工艺对掩模版有那些质量要求？
①构成图形阵列的每一个微小图形要有高的图像质量，即图形尺寸要准确，尽可能接近设计尺寸的要求，且图形不发生畸变。
②图形边缘清晰、锐利，无毛刺，过渡区要小，即充分光密度区（黑区）应尽可能陡直地过渡到充分透明区（白区）。
③整套掩模中的各块掩模能很好地套准，对准误差要尽量地小。
④图形与衬底要有足够的反差（光密度差），一般要求达2.5以上，同时透明区应无灰雾。
⑤掩模应尽可能做到无“针孔”、“小岛”和划痕等缺陷。
⑥版面平整、光洁、结实耐用。版子要坚固耐磨，不易变形。图形应不易损坏。
60、简述集成电路的常规掩模版制备的工艺流程。
61、光学分辨率增强技术主要包括那些？
移相掩模技术、离轴照明技术、光学邻近效应校正技术、光瞳滤波技术等。
62、简述表征光刻胶特性、性能和质量的参数。
响应波长；灵敏度，又称光敏度，指最小曝光剂量E0 ；抗蚀性，指耐酸、碱能力；粘滞性，指流动特性的定量指标；粘附性，指与硅、二氧化硅表面结合力的大小；光刻胶的膨胀；微粒数量和金属含量；储存寿命
63、理想的刻蚀工艺应具有哪些特点？
①各向异性刻蚀，即只有垂直刻蚀，没有横向钻蚀。
②良好的刻蚀选择性，即对作为掩模的抗蚀剂和处于其下的另一层薄膜或材料的刻蚀速率都比被刻蚀薄膜的刻蚀速率小得多，以保证刻蚀过程中抗蚀剂掩蔽的有效性，不致发生因为过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料；
③加工批量大，控制容易，成本低，对环境污染少，适用于工业生产。
64、影响刻蚀工艺的因素有那些？
影响刻蚀工艺的因素分为外部因素和内部因素。
外部因素主要包括设备硬件的配置以及环境的温度、湿度影响，对于操作人员来说，外部因素只能记录，很难改变，要做好的就是优化工艺参数，实现比较理想的实验结果。
内部因素就是在设备稳定的情况下对工艺结果起到决定性作用。
65、集成电路对金属化材料特性的要求有哪些？
1、与n＋、p＋硅或多晶硅形成低阻的欧姆接触（接触电阻小），利于提高电路速度，
2、抗电迁移性能好，长时间在较高电流密度负荷下，金属材料的电迁移现象不致引起金属引线失效，
3、与绝缘体（SiO2）有良好的附着性，
4、耐腐蚀，
5、易于淀积和刻蚀，
6、易于键合，且键合点能经受长期工作，
7、多层互连要求层与层之间绝缘性好，不互相扩散和渗透，要求有一个扩散阻挡层
66、金属铝膜的制备方法有哪些？
电阻加热蒸发法、电子束蒸发法、溅射法
67、金属在集成电路中的作用有哪些？
1.MOSFET栅电极材料；
2.互连材料：将同一芯片内的各个独立的元器件连接成为具有一定功能的电路模块；
3.接触材料：直接与半导体材料接触的材料，以及提供与外部相连的连接点。
68、什么是Al/Si接触中的尖楔现象？如何解决尖楔现象？
尖楔现象：Al/Si 接触时，Si 在Al 膜的晶粒间界中快速扩散而离开接触孔的同时，Al 就向接触孔内运动，填充因Si 离开而留下的空间。在某些接触点处Al就象尖钉一样揳进到Si 衬底中去，使pn 结失效。
措施：Al－Si合金金属化引线，铝－掺杂多晶硅双层金属化结构，铝－阻挡层结构69、什么是电迁移现象？如何提高引线的抗电迁移能力？
电迁移现象：大电流密度作用下的质量输运现象，即沿电子流方向进行的质量输运，在一个方向形成空洞，而在另一个方向由于铝原子的堆积形成小丘，前者使互连引线开路或断裂，而后者造成光刻困难和多层布线之间的短路。
方法：结构的影响和“竹状”结构的选择、Al－Cu合金和Al－Si－Cu合金、三层夹心结构
70、什么是低K材料？
低K材料：介电常数比SiO2低的介质材料
71、与Al布线相比，Cu布线有何优点？
铜作为互连材料，其抗电迁移性能比铝好，电阻率低，可以减小引线的宽度和厚度，从而减小分布电容。
72、叙述Cu布线的工艺流程？
集成电路设计复习题 绪论 1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。 2．集成电路分类情况如何？ 集成电路设计 1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次 2．什么是集成电路设计？集成电路设计流程。 (三个设计步骤：系统功能设计逻辑和电路设计版 图设计) 3．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程 4．版图验证和检查包括哪些内容？如何实现？ 5．版图设计规则的概念，主要内容以及表示方法。为什么需要指定版图设计规则？ 6．集成电路设计方法分类？ (全定制、半定制、PLD) 7．标准单元/ 门阵列的概念，优点/缺点，设计流程 8．PLD设计方法的特点，FPGA/CPLD的概念 9．试述门阵列和标准单元设计方法的概念和它们之间的异同点。 10．标准单元库中的单元的主要描述形式有哪些？分别在IC设计的什么阶段应用？ 11．集成电路的可测性设计是指什么？ Soc设计复习题 1. 什么是SoC？ 2. SoC设计的发展趋势及面临的挑战？ 3. SoC设计的特点? 4. SoC设计与传统的ASIC设计最大的不同是什么？ 5. 什么是软硬件协同设计？ 6. 常用的可测性设计方法有哪些？ 7. IP 的基本概念和IP分类 8. 什么是可综合RTL代码? 9. 么是同步电路，什么是异步电路，各有什么特点？ 10. 逻辑综合的概念。 11. 什么是触发器的建立时间( Setup Time )，试画图进行说明。 12. 什么是触发器的保持时间( Hold Time )，试画图进行说明。 13. 什么是验证，什么是测试，两者有何区别？ 14. 试画图简要说明扫描测试原理。
绪论 1、画出集成电路设计与制造的主要流程框架。 2、集成电路分类情况如何？ 双极型 数字模拟混合电路按应用领域分类 集成电路设计 1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次分层分级设计和模块化设计．将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设计级别，集成电路MSI 按规模分 LSI 类VLSI ULSI GSI 数字电 按功能分类模拟电 路组合逻辑电路 路时序逻辑电路 路线性电路 路非线性电路 单片集成 按结构分类 混合集 成 SSI PMOS 电M路OS 型NMOS CMOS B iMOS B iMOS 型 B iCMOS 电 厚路膜混合集 成 电路 薄路膜混合集 成 电路
1、将硅单晶棒制成硅片的过程包括哪些工艺？ 答：包括：切断、滚磨、定晶向、切片、倒角、研磨、腐蚀、抛光、清洗、检验。 2、切片可决定晶片的哪四个参数/ 答：切片决定了硅片的四个重要参数：晶向、厚度、斜度、翘度和平行度。 3、硅单晶研磨清洗的重要性。 答：硅片清洗的重要性：硅片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏成为悬挂键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子等，造成磨片后的硅片易发生变花发蓝发黑等现象，导致低击穿、管道击穿、光刻产生针孔，金属离子和原子易造成pn结软击穿，漏电流增加，严重影响器件性能与成品率 45、什么是低K材料？ 答：低K材料：介电常数比SiO2低的介质材料 46、与Al 布线相比，Cu 布线有何优点？ 答：铜作为互连材料，其抗电迁移性能比铝好，电阻率低，可以减小引线的宽度和厚度，从而减小分布电容。 4、硅片表面吸附杂质的存在状态有哪些？清洗顺序？ 答：被吸附杂质的存在状态：分子型、离子型、原子型 清洗顺序：去分子－去离子－去原子－去离子水冲洗－烘干、甩干 5、硅片研磨及清洗后为什么要进行化学腐蚀，腐蚀的方法有哪些？ 答：工序目的：去除表面因加工应力而形成的损伤层及污染 腐蚀方式：喷淋及浸泡 6、CMP（CMP-chemical mechanical polishing）包括哪些过程？ 答：包括：边缘抛光：分散应力，减少微裂纹，降低位错排与滑移线，降低因碰撞而产生碎片的机会。表面抛光：粗抛光，细抛光，精抛光 7、SiO2按结构特点分为哪些类型？热氧化生长的SiO2属于哪一类？ 答：二氧化硅按结构特点可将其分为结晶形跟非结晶形，热氧化生长的SiO2为非结晶态。 8、何谓掺杂？ 答：在一种材料(基质)中，掺入少量其他元素或化合物，以使材料(基质)产生特定的电学、磁学和光学性能，从而具有实际应用价值或特定用途的过程称为掺杂。 9、何谓桥键氧，非桥键氧？它们对SiO2密度有何影响？ 答：连接两个Si—O四面体的氧原子称桥联氧原子，只与一个四面体连接的氧原子称非桥联氧原子。桥联的氧原子数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松 10、氧化硅的主要作用有哪些？ 答：1、作为掩膜，2、作为芯片的钙化和保护膜，3、作为电隔离膜，4、作为元器件的组成部分。 11、SiO2中杂质有哪些类型？ 答：替代式杂质、间隙式杂质 12、热氧化工艺有哪些？ 答：有干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化 13、影响氧化速率的因素有？ 答：温度、气体分压、硅晶向、掺杂 14、影响热氧化层电性的电荷来源有哪些类型？降低这些电荷浓度的措施? 答：1）可动离子电荷（Qm）：加强工艺卫生方可以避免Na+沾污；也可采用掺氯氧化，固定Na+离子；高纯试剂 2）固定离子电荷Qf ：（1）采用干氧氧化方法（2）氧化后，高温惰性气体中退火
CH1 1．按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代？它的发展遵循了一条业界著名的定律，请说出是什么定律？ 晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。MOORE定律 2．什么是无生产线集成电路设计？列出无生产线集成电路设计的特点和环境。 拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。特点：电路设计，工艺制造，封装分立运行。 环境：IC产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计 3．多项目晶圆（MPW）技术的特点是什么？对发展集成电路设计有什么意义？ MPW：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。意义：降低成本。 4．集成电路设计需要哪四个方面的知识？ 系统，电路，工具，工艺方面的知识 CH2 1．为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用? 原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品价格低廉 2．GaAs和InP材料各有哪些特点? P10,11 3．怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触？怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触？ 接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触，金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触 4．说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。P13 5．列出你知道的异质半导体材料系统。 GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6．SOI材料是怎样形成的，有什么特点? 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 7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点？ 肖特基接触：阻挡层具有类似PN结的伏安特性。欧姆型接触：载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。 8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。P19,21 CH3 1．写出晶体外延的意义，列出三种外延生长方法，并比较各自的优缺点。 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 2．写出掩膜在IC制造过程中的作用，比较整版掩膜和单片掩膜的区别，列举三种掩膜的制造方法。P28,29 3．写出光刻的作用，光刻有哪两种曝光方式？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。 4．X射线制版和直接电子束直写技术替代光刻技术有什么优缺点？ X 射线（X-ray）具有比可见光短得多的波长，可用来制作更高分辨率的掩膜版。电子束
电子科技大学成都学院二零一零至二零一一学年第二学期 集成电路工艺原理课程考试题A卷（120分钟）一张A4纸开卷教师：邓小川 一二三四五六七八九十总分评卷教师 1、名词解释：(7分) 答：Moore law：芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月翻一番。 特征尺寸：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。 Fabless：IC 设计公司，只设计不生产。 SOI：绝缘体上硅。 RTA：快速热退火。 微电子：微型电子电路。 IDM：集成器件制造商。 Chipless：既不生产也不设计芯片，设计IP内核，授权给半导体公司使用。 LOCOS：局部氧化工艺。 STI：浅槽隔离工艺。 2、现在国际上批量生产IC所用的最小线宽大致是多少，是何家企业生产？请 举出三个以上在这种工艺中所采用的新技术（与亚微米工艺相比）？(7分) 答：国际上批量生产IC所用的最小线宽是Intel公司的32nm。 在这种工艺中所采用的新技术有：铜互联；Low-K材料；金属栅；High-K材料；应变硅技术。 3、集成电路制造工艺中，主要有哪两种隔离工艺？目前的主流深亚微米隔离工 艺是哪种器件隔离工艺，为什么？(7分) 答：集成电路制造工艺中，主要有局部氧化工艺－LOCOS；浅槽隔离技术－STI两种隔离工艺。 主流深亚微米隔离工艺是：STI。STI与LOCOS工艺相比，具有以下优点：更有效的器件隔离；显著减小器件表面积；超强的闩锁保护能力；对沟道无 侵蚀；与CMP兼容。 4、在集成电路制造工艺中，轻掺杂漏（LDD）注入工艺是如何减少结和沟道区间的电场，从而防止热载流子的产生？(7分) 答：如果没有LDD形成，在晶体管正常工作时会在结和沟道区之间形成高
集成电路设计实习Integrated Circuits Design Labs I t t d Ci it D i L b 单元实验三（第二次课） 模拟电路单元实验－差分放大器版图设计 2007-2008 Institute of Microelectronics Peking University
实验内容、实验目的、时间安排 z实验内容： z完成差分放大器的版图 z完成验证：DRC、LVS、后仿真 z目的： z掌握模拟集成电路单元模块的版图设计方法 z时间安排： z一次课完成差分放大器的版图与验证 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验三Page1
实验步骤 1.完成上节课设计放大器对应的版图 对版图进行、检查 2.DRC LVS 3.创建后仿真电路 44.后仿真（进度慢的同学可只选做部分分析） z DC分析：直流功耗等 z AC分析：增益、GBW、PM z Tran分析：建立时间、瞬态功耗等 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验三Page2
Display Option z Layout->Options ->Display z请按左图操作 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验三Page3
由Schematic创建Layout z Schematic->Tools->Design Synthesis->Layout XL->弹出窗口 ->Create New->OK >选择Create New>OK z Virtuoso XL->Design->Gen From Source->弹出窗口 z选择所有Pin z设置Pin的Layer z Update Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习－单元实验三Page4
集成电路制造工艺流程之详细解答 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.99999999999。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多
集成电路设计练习题2009 1、说明一个半导体集成电路成本的组成。 2、简述CMOS工艺流程。简述CMOS集成电路制造的过程中需要重复进行的工艺步骤。 3、描述你对集成电路工艺的认识。列举几种集成电路典型工艺。工艺上常提到0.25,0.18指的是什么？简述CMOS工艺技术的发展趋势。 4、你知道的集成电路设计的表达方式有哪几种？ 5、现有一用户需要一种集成电路产品，要求该产品能够实现如下功能：y=lnx 其中，x为4位二进制整数输入信号。y为二进制小数输出，要求保留两位小数。电源电压为3~5v 假设公司接到该项目后，交由你来负责该产品的设计，试讨论该产品的设计全程。 6、请谈谈对一个系统设计的总体思路。针对这个思路，你觉得应该具备哪些方面的知识？ 7、描述你对集成电路设计流程的认识。 8、集成电路前端设计流程，后端设计流程，相关的工具。 9、从RTL synthesis到tape out之间的设计flow，并列出其中各步使用的tool. 10、简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程。 11、简述半定制数字电路的设计流程。 12、简要说明并比较数字集成电路几种不同的实现方法。 13、什么是集成电路的设计规则。 14、同步电路和异步电路的区别是什么？ 15、画出CMOS电路的晶体管级电路图，实现Y=AB+C(D+E) 16、在CMOS电路中，要有一个单管作为开关管精确传递模拟低电平，这个单管你会用P管还是N 管，为什么？ 17、硅栅COMS工艺中N阱中做的是P管还是N管，N阱的阱电位的连接有什么要求？ 18、名词解释：VLSI, CMOS, EDA, VHDL, DRC, LVS, DFT, STA 19、画出CMOS与非门的电路，并画出波形图简述其功能。
一、填空题（30分=1分*30）10题/章 晶圆制备 1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。 3．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。 4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是（单晶生长）、整型、（切片）、磨片倒角、刻蚀、（抛光）、清洗、检查和包装。 5．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111 ）。 6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有正确晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。 7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中）。影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。 8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。 9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。 氧化 10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。 11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。 12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。 13．用于热工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。 14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI ）。15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（）、退火和合金。 17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。 18．热氧化的目标是按照（）要求生长（）、（）的二氧化硅薄膜。19．立式炉的工艺腔或炉管是对硅片加热的场所，它由垂直的（石英工艺腔）、（加热器）和（石英舟）组成。 淀积 20．目前常用的CVD系统有：（APCVD ）、（LPCVD ）和（PECVD ）。 21．淀积膜的过程有三个不同的阶段。第一步是（晶核形成），第二步是（聚焦成束），第三步是（汇聚成膜）。 22．缩略语PECVD、LPCVD、HDPCVD和APCVD的中文名称分别是（等离子体增强化学气相淀积）、（低压化学气相淀积）、高密度等离子体化学气相淀积、和（常压化学气相淀积）。 23．在外延工艺中，如果膜和衬底材料（相同），例如硅衬底上长硅膜，这样的膜生长称为（同质外延）；反之，膜和衬底材料不一致的情况，例如硅衬底上长氧化铝，则称为（异质外延）。
集成电路设计习题答案-章 CH1 1( 按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代,它的发展遵循了一条业界著名的定 律，请说出是什么定律, 晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。MOORE定律 2( 什么是无生产线集成电路设计,列出无生产线集成电路设计的特点和环境。 拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。特点:电路设计，工艺制造，封装分立运行。 环境:IC产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计 3( 多项目晶圆(MPW)技术的特点是什么,对发展集成电路设计有什么意义, MPW:把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。意义:降低成本。 4( 集成电路设计需要哪四个方面的知识, 系统，电路，工具，工艺方面的知识 CH2 1( 为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用? 原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品价格低廉 2(GaAs和InP材料各有哪些特点? P10,11 3(怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触,怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触, 接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触，金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触4(说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。 P13
5(列出你知道的异质半导体材料系统。 GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6(SOI材料是怎样形成的，有什么特点? 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 7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点, 肖特基接触:阻挡层具有类似PN结的伏安特性。欧姆型接触:载流子可以容易 地利用量子遂穿效应相应自由传输。 8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。P19,21 CH3 1( 写出晶体外延的意义，列出三种外延生长方法，并比较各自的优缺点。 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 2(写出掩膜在IC制造过程中的作用，比较整版掩膜和单片掩膜的区别，列举 三种掩膜的制造方法。P28,29 3(写出光刻的作用，光刻有哪两种曝光方式, 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。 4(X射线制版和直接电子束直写技术替代光刻技术有什么优缺点, X 射线(X-ray)具有比可见光短得多的波长，可用来制作更高分辨率的掩膜 版。电子束 扫描法，，由于高速电子的波长很短，分辨率很高 5( 说出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。 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.
目录 一、填空题（每空1分，共24分） (1) 二、判断题（每小题1.5分，共9分） (1) 三、简答题（每小题4分，共28分） (2) 四、计算题（每小题5分，共10分） (4) 五、综合题（共9分） (5) 一、填空题（每空1分，共24分） 1.制作电阻分压器共需要三次光刻，分别是电阻薄膜层光刻、高层绝缘层光刻和互连金属层光刻。 2.集成电路制作工艺大体上可以分成三类，包括图形转化技术、薄膜制备技术、掺杂技术。 3.晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等四种。 4.高纯硅制备过程为氧化硅→粗硅→ 低纯四氯化硅→ 高纯四氯化硅→ 高纯硅。 5.直拉法单晶生长过程包括下种、收颈、放肩、等径生长、收尾等步骤。 6.提拉出合格的单晶硅棒后，还要经过切片、研磨、抛光等工序过程方可制备出符合集成电路制造要求的硅衬底 片。 7.常规的硅材料抛光方式有：机械抛光，化学抛光，机械化学抛光等。 8.热氧化制备SiO2的方法可分为四种，包括干氧氧化、水蒸汽氧化、湿氧氧化、氢氧合成氧化。 9.硅平面工艺中高温氧化生成的非本征无定性二氧化硅对硼、磷、砷（As）、锑（Sb）等元素具有掩蔽作用。 10.在SiO2内和Si- SiO2界面存在有可动离子电荷、氧化层固定电荷、界面陷阱电荷、氧化层陷阱等电荷。 11.制备SiO2的方法有溅射法、真空蒸发法、阳极氧化法、热氧化法、热分解淀积法等。 12.常规平面工艺扩散工序中的恒定表面源扩散过程中，杂质在体内满足余误差函数分布。常规平面工艺扩散工序中的有限表 面源扩散过程中，杂质在体内满足高斯分布函数分布。 13.离子注入在衬底中产生的损伤主要有点缺陷、非晶区、非晶层等三种。 14.离子注入系统结构一般包括离子源、磁分析器、加速管、聚焦和扫描系统、靶室等部分。 15.真空蒸发的蒸发源有电阻加热源、电子束加热源、激光加热源、高频感应加热蒸发源等。 16.真空蒸发设备由三大部分组成，分别是真空系统、蒸发系统、基板及加热系统。 17.自持放电的形式有辉光放电、弧光放电、电晕放电、火花放电。 18.离子对物体表面轰击时可能发生的物理过程有反射、产生二次电子、溅射、注入。 19.溅射镀膜方法有直流溅射、射频溅射、偏压溅射、磁控溅射（反应溅射、离子束溅射）等。 20.常用的溅射镀膜气体是氩气（Ar）,射频溅射镀膜的射频频率是13.56MHz。 21.CVD过程中化学反应所需的激活能来源有？热能、等离子体、光能等。 22.根据向衬底输送原子的方式可以把外延分为：气相外延、液相外延、固相外延。 23.硅气相外延的硅源有四氯化硅（SiCl4）、三氯硅烷（SiHCl3）、二氯硅烷（SiH2Cl2）、硅烷（SiH4）等。 24.特大规模集成电路（ULIC）对光刻的基本要求包括高分辨率、高灵敏度的光刻胶、低缺陷、精密的套刻对准、对大尺寸硅片 的加工等五个方面。 25.常规硅集成电路平面制造工艺中光刻工序包括的步骤有涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、 去胶等。 26.光刻中影响甩胶后光刻胶膜厚的因素有溶解度、温度、甩胶时间、转速。 27.控制湿法腐蚀的主要参数有腐蚀液浓度、腐蚀时间、腐蚀液温度、溶液的搅拌方式等。 28.湿法腐蚀Si所用溶液有硝酸-氢氟酸-醋酸（或水）混合液、KOH溶液等，腐蚀SiO2常用的腐蚀剂是HF溶液，腐蚀 Si3N4常用的腐蚀剂是磷酸。 29.湿法腐蚀的特点是选择比高、工艺简单、各向同性、线条宽度难以控制。 30.常规集成电路平面制造工艺主要由光刻、氧化、扩散、刻蚀、离子注入（外延、CVD、PVD）等工 艺手段组成。 31.设计与生产一种最简单的硅双极型PN结隔离结构的集成电路，需要埋层光刻、隔离光刻、基区光刻、发射区光刻、引线区 光刻、反刻铝电极等六次光刻。 32.集成电路中隔离技术有哪些类？ 二、判断题（每小题1.5分，共9分） 1.连续固溶体可以是替位式固溶体，也可以是间隙式固溶体（×） 2.管芯在芯片表面上的位置安排应考虑材料的解理方向，而解理向的确定应根据定向切割硅锭时制作出的定位面为依据。（√） 3.当位错线与滑移矢量垂直时，这样的位错称为刃位错，如果位错线与滑移矢量平行，称为螺位错（√） 4.热氧化过程中是硅向二氧化硅外表面运动，在二氧化硅表面与氧化剂反应生成二氧化硅。（×） 5.热氧化生长的SiO2都是四面体结构，有桥键氧、非桥键氧，桥键氧越多结构越致密，SiO2中有离子键成份，氧空位表现为带正
集成电路制造工艺流程 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多
第1章 集成电路的基本制造工艺 1.6 一般TTL 集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么? 答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL 集成电路的外延层电阻率高。 第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应 复 习 思 考 题 2.2 利用截锥体电阻公式，计算TTL “与非”门输出管的CS r 2.2 所示。 提示：先求截锥体的高度 up BL epi mc jc epi T x x T T -----= 然后利用公式： b a a b WL T r c -? = /ln 1ρ ， 2 1 2?? =--BL C E BL S C W L R r b a a b WL T r c -? = /ln 3ρ 321C C C CS r r r r ++= 注意：在计算W 、L 时, 应考虑横向扩散。 2.3 伴随一个横向PNP 器件产生两个寄生的PNP 晶体管，试问当横向PNP 器件在4种可能 的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大? 答：当横向PNP 管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。 2.8 试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA 的电流负载下 ，OL V ≤0.4V ，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。给出设计条件如下： 答： 解题思路 ⑴由0I 、α求有效发射区周长Eeff L ； ⑵由设计条件画图 ①先画发射区引线孔； ②由孔四边各距A D 画出发射区扩散孔； ③由A D 先画出基区扩散孔的三边； ④由B E D -画出基区引线孔； ⑤由A D 画出基区扩散孔的另一边；
⑥由A D 先画出外延岛的三边； ⑦由C B D -画出集电极接触孔； ⑧由A D 画出外延岛的另一边； ⑨由I d 画出隔离槽的四周； ⑩验证所画晶体管的CS r 是否满足V V OL 4.0≤的条件，若不满足，则要对所作 的图进行修正，直至满足V V OL 4.0≤的条件。（CS C OL r I V V 00 ES += 及己知 V V C 05.00ES =） 第3章 集成电路中的无源元件 复 习 思 考 题 3.3 设计一个4k Ω的基区扩散电阻及其版图。 试求： (1) 可取的电阻最小线宽min R W =?你取多少? 答：12μm (2) 粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头? 答：一个弯头 第4章 晶体管 (TTL)电路 复 习 思 考 题 4.4 某个TTL 与非门的输出低电平测试结果为 OL V =1V 。试问这个器件合格吗?上 机使用时有什么问题? 答：不合格。 4.5 试分析图题4.5所示STTL 电路在导通态和截止态时各节点的电压和电流，假定各管的 β=20, BEF V 和一般NPN 管相同， BCF V =0.55V , CES V =0.4～0.5V , 1 CES V =0.1～0.2V 。 答：（1）导通态（输出为低电平） V V B 1.21= ， V V B 55.12= ，V V B 2.13= ，V V B 5.04= ，V V B 8.05= ，
1、 CMOS analog circuit design by P.E.ALLEN 评定：理论性90 实用性70 编写 100 精彩内容：运放的设计流程、比较器、 开关电容 这本书在国内非常流行，中文版也 翻译的很好，是很多人的入门教材。 建议大家读影印版，因为ic 领域 的绝大部分文献是以英文写成的。 如果你只能读中文版，你的学习资料 将非常有限。笔者对这本书的评价 并不高，认为该书理论有余，实用性 不足，在内容的安排上也有不妥的地 方，比如没有安排专门的章节讲述反 馈，在小信号的计算方面也没有巧方法。本书最精彩的部分应该就是运放的设计流程了。这是领域里非常重要的问题，像Allen 教授这样将设计流程一步一步表述出来在其他书里是没有的。这正体现了Allen 教授的治学风格：苛求理论的完整性系统性。但是，作为一项工程技术，最关键的是要解决问题，是能够拿出一套实用的经济的保险的方案。所以，读者会发现，看完最后一章关于ADC/DAC 的内容，似乎是面面俱到，几种结构的ADC 都提到了，但是当读者想要根据需求选择并设计一种ADC/DAC 时，却无从下手。书中关于比较器的内容也很精彩，也体现了Allen 教授求全的风格。不过，正好其它教科书里对比较器的系统讲述较少，该书正好弥补了这一缺陷。Allen 教授是开关电容电路和滤波器电路的专家。书中的相关章节很适合作为开关电容电路的入门教材。该书的排版、图表等书籍编写方面的工作也做的很好。像Allen 这样的理论派教授不管在那所大学里，大概都会很快的获得晋升吧。另外，Allen 教授的学生Rincon Moca 教授写的关于LDO 的书非常详尽，值得一读。 2、 CMOS Circuit Design Layout and Simulation CMOS Mixed-Signal Circuit Design by R.J.Baker 评定：理论性80 实用性100 编写80 精彩内容：数据转换器的建模和测量、hspice 网表这本书的风格和Allen 的书刚好相反： 理论的系统性不强，但是极为实用，甚至给出 大量的电路仿真网表和hspice 仿真图线。 这本书的中文版翻译的也很好。最近出了第二 版，翻译人员换了，不知道翻译的水平如何。 不过，第二版好贵啊~~ Baker 教授在工业界 的实战经验丰富，曾经参加过多年的军方项目 的研发，接收器，锁相环，数据转换器，DRAM 等曾设计过。所以，书中的内容几乎了包含 了数字、模拟的所有重要电路，Baker 教授
1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？ 集成电路的发展过程: ?小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) ?中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) ?大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) ?超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) ?特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) ?巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） 划分集成电路规模的标准 2．超大规模集成电路有哪些优点？ 1. 降低生产成本 VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少. 2.提高工作速度 VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得. 3. 降低功耗 芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降. 4. 简化逻辑电路 芯片内部电路受干扰小,电路可简化. 5.优越的可靠性 采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。 6.体积小重量轻 7.缩短电子产品的设计和组装周期 一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度. 3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。 1、形成N阱 2、形成P阱 3、推阱 4、形成场隔离区 5、形成多晶硅栅 6、形成硅化物 7、形成N管源漏区 8、形成P管源漏区 9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺 4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？ 互连线的要求 低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化） 与器件之间的接触电阻低 长期可靠工作 可能的互连线材料 金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）
绪论 1.什么是信号处理电路？它通常由哪两大部分组成？ 信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应要求的电路。它通常有高速数据通道接口和高速算法电路两大部分组成。 2.为什么要设计专用的信号处理电路？ 因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。通用微处理器芯片是为一般目的而设计的，运算的步骤必须通过程序编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制所以要设计专用的信号处理电路。 3.什么是实时处理系统？ 实时处理系统是具有实时响应的处理系统。 4.为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？ 因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。 5.能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？ 不能，因为基础算法的描述和验证通常用C语言来做。如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言程序进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误地交换数据。 6.为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？ 首先C语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比Verilog HDL更完整，此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。比较起来，Verilog语言只是针对硬件描述的，在别处使用并不方便。而用Verilog的仿真，综合，查错等大部分软件都是商业软件，与C语言相比缺乏长期大量的使用，可靠性较差，亦有很多缺陷。所以只有在C语言的配合使用下,Verilog才能更好地发挥作用。C 语言与Verilog HDL语言相辅相成，互相配合使用。这就是即利用C语言的完整性又要结合Verilog对硬件描述的精确性，来更快更好地设计出符合性能要求的
《模拟集成电路设计原理》期末考试 一．填空题（每空1分，共14分） 1、与其它类型的晶体管相比，MOS器件的尺寸很容易按____比例____缩小，CMOS电路被证明具有_ 较低__的制造成本。 2、放大应用时，通常使MOS管工作在_ 饱和_区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来 表示电压转换电流的能力。 3、λ为沟长调制效应系数，对于较长的沟道，λ值____较小___（较大、较小）。 4、源跟随器主要应用是起到___电压缓冲器___的作用。 5、共源共栅放大器结构的一个重要特性就是_输出阻抗_很高，因此可以做成___恒定电流源_。 6、由于_尾电流源输出阻抗为有限值_或_电路不完全对称_等因素，共模输入电平的变化会引起差动输 出的改变。 7、理想情况下，_电流镜_结构可以精确地复制电流而不受工艺和温度的影响，实际应用中，为了抑制 沟长调制效应带来的误差，可以进一步将其改进为__共源共栅电流镜__结构。 8、为方便求解，在一定条件下可用___极点—结点关联_法估算系统的极点频率。 9、与差动对结合使用的有源电流镜结构如下图所示，电路的输入电容C in为__ C F（1－A）__。 10、λ为沟长调制效应系数，λ值与沟道长度成___反比__（正比、反比）。 二．名词解释（每题3分，共15分） 1、阱 解：在CMOS工艺中，PMOS管与NMOS管必须做在同一衬底上，其中某一类器件要做在一个“局部衬底”上，这块与衬底掺杂类型相反的“局部衬底”叫做阱。 2、亚阈值导电效应 解：实际上，V GS=V TH时，一个“弱”的反型层仍然存在，并有一些源漏电流，甚至当V GS C M O S集成电路制造工艺 流程 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 陕西国防工业职业技术学院课程报告 课程微电子产品开发与应用 论文题目CMOS集成电路制造工艺流程 班级电子3141 姓名及学号王京（24#） 任课教师张喜凤 目录 CMOS集成电路制造工艺流程 摘要：本文介绍了CMOS集成电路的制造工艺流程，主要制造工艺及各工艺步骤中的核心要素，及CMOS器件的应用。 引言：集成电路的设计与测试是当代计算机技术研究的主要问题之一。硅双极工艺面世后约3年时间，于1962年又开发出硅平面MOS工艺技术，并制成了MOS集成电路。与双极集成电路相比，MOS集成电路的功耗低、结构简单、集成度和成品率高，但工作速度较慢。由于它们各具优劣势，且各自有适合的应用场合，双极集成工艺和MOS集成工艺便齐头平行发展。 关键词：工艺技术，CMOS制造工艺流程 1.CMOS器件 CMOS器件，是NMOS和PMOS晶体管形成的互补结构，电流小，功耗低，早期的CMOS电路速度较慢，后来不断得到改进，现已大大提高了速度。 分类 CMOS器件也有不同的结构，如铝栅和硅栅CMOS、以及p阱、n阱和双阱CMOS。铝栅CMOS和硅栅CMOS的主要差别，是器件的栅极结构所用材料的不同。P阱CMOS，则是在n型硅衬底上制造p沟管，在p阱中制造n沟管，其阱可采用外延法、扩散法或离子注入方法形成。该工艺应用得最早，也是应用得最广的工艺，适用于标准CMOS电路及CMOS与双极npn兼容的电路。N阱CMOS，是在p型硅衬底上制造n沟晶体管，在n阱中制造p沟晶体管，其阱一般采用离子注入方法形成。该工艺可使NMOS晶体管的性能最优化，适用于制造以NMOS为主的CMOS以及E/D－NMOS和p沟MOS兼容的CMOS电路。双阱CMOS，是在低阻n＋衬底上再外延一层中高阻n――硅层，然后在外延层中制造n 阱和p阱，并分别在n、p阱中制造p沟和n沟晶体管，从而使PMOS和NMOS晶体管都在高阻、低浓度的阱中形成，有利于降低寄生电容，增加跨导，增强p沟和n沟晶体管的平衡性，适用于高性能电路的制造。 模拟集成电路设计软件实验教程 月4年2006 1 目录 实验一自上而下(Top-Down)的电路设计 (3) Lab 1.1 启动软件 (3) Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 (3) Lab 1.3 电路图输入 (7) Lab 1.4 模块的创建 (10) Lab 1.5 电源的创建 (12) Lab 1.6 建立运放测试电路 (14) 实验二使用Spectre Direct进行模拟仿真 (17) Lab 2.1 运行仿真 (17) Lab 2.2 使用激励模板 (28) Lab 2.3 波形窗的使用 (32) Lab 2.4 保存仿真状态 (36) Lab 2.5 将仿真结果注释在电路图窗口 (37) 2 实验一自上而下(Top-Down)的电路设计Lab 1.1 启动软件 实验目的: 掌握如何启动模拟电路设计环境. 实验步骤: 1.进入Linux界面后,点击鼠标右键,选中New Terminal,则会弹出一个交互终端. 2.进入教程所在目录后,输入命令cd Artist446 (注意:cd后必须有空格;命令行大小写敏感) 3.在同一个交互终端内,输入命令icms &,在屏幕底部会出现一个命令交互窗(Command Interpreter Window,CIW).如果出现What's New窗口,可使用File-Close命令关闭. Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 实验目的: 掌握如何对含AHDL模块的模块级设计进行仿真. 实验步骤: 1.在CIW中选择Tool-Library Manager,会弹出库管理器(Library Manager). 2.在库管理器中,用鼠标左键选中training,则cell中会显示出training库中所有的cell;在training 的所有cell中用左键选中peakTestv;用鼠标中键(或右键)打开(open)view中的schematic.将会出现如下图所示的测试电路: 3 点击左当该模块四周出现一高亮黄色虚线框时,将鼠标置于图中peakDetectv模块上,3. . ,则模块四周线框变为白色实线框键选中该模块EditDesign-Hierarchy-Descend 设置Name将View ,,弹出Descend对话框4.选择: peakDetectv模块的电路图OK.为schematic,然后点击则出现CMOS集成电路制造工艺流程
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