集成电路期末考试知识点答案分析.docx
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集成电路期末考试知识点答案分析
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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？
Jackkilby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0.18um22nm
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SystemOnChip
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MentorGraphics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VerilogHDl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-scaleintegration）小规模集成电路；MSI（Middle-scaleintegration）中规模集成电路；LSI（large-scaleintegration）大规模集成电路；VLSI（very-large-scaleintegration）甚大规模集成电路ULSI（Ultra-large-scaleintegration）超大规模集成电路。
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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？
GaAsSi
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VT。
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VGS等于开启电压VT时，器件开始导通，当源漏间加电压VDS且VGS=VT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（VDS>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
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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
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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fT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/InGaAsHBT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fT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SiGeHBT已成功实现；已经开发出包含fmax=60GHz的SiGeHBT和0.25µm的CMOS器件的SiGeBiCMOS。
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
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