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常州大学集成电路设计课后习题

第一章

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？

答：集成电路发展历程：小规模集成（SSI）→中规模集成（MSI）→大规模集成（LSI）→超大规模集成电路(VLSI)→特大规模集成电路(ULSI)→GSI→SoC。

Intel公司前董事长GordonMoore首次于1965提出摩尔定律。

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。

答：无生产线集成电路设计：集成电路的设计、工艺制造和封装分立运行，集成电路设计单位根据代工单位的设计包进行电路的设计。特点：只进行集成电路设计，与工艺制造，封装分立运行。

环境：IC产业生产能力剩余，客户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？

答：MPW的特点：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后按规则排列到一个晶圆上。

意义：可以有效地降低成本，加速产品的市场化。

4、集成电路设计需要哪4个方面的知识？

答：系统知识：计算机、通信、信息、控制学科；电路知识：更多的知识、技术和经验；工具知识：任务和内容→相应的软件工具；工艺知识：元器件的特性和模型、工艺原理和过程。

第二章

1、GaAs和InP材料各有哪些特点？

答：砷化镓(GaAs)特点：能工作在超高速超高频，载流子迁移率更高，近乎半绝缘的电阻率，fT可达150GHz，可制作发光器件，工作在更高的温度，更好的抗辐射性能。

磷化铟(InP)：能够工作在超高速超高频；广泛应用于光纤通信系统中，覆盖了玻璃光纤的最小色散（1.3μm）和最小衰减（1.55μm）的两个窗口。适合做MESFETHEMTHBT

2、在怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触？在怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触？

答：欧姆接触：如果半导体掺杂浓度足够高，隧道效应抵消势垒的影响，形成了双向低欧姆电阻值。

肖特基型接触：金属和掺杂浓度较低半导体结合面形成。类似PN结3、说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。

答：因为非掺杂的多晶硅薄层实质上是半绝缘的，电阻率为300W·cm。而通过不同杂质的组合后，多晶硅的电阻率可被控制在

500—0.005W·cm。因此，在MOS及双极器件中，多晶硅用于制作栅极、形成源极与漏极（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。

4、欧姆接触与肖特基接触各有什么特点？

答：肖特基接触：肖特基结具有类似PN结的伏安特性。欧姆型接触：载流子可以容易地利用量子隧穿效应相对自由地传输。

5、简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。

答：双极型晶体管是把输入端电流的微小变化放大后，在输出端输出一个大的电流变化，即小电流控制大电流。

而MOS晶体管是把输入电压的变化转化为输出电流的变化，即电压控制电流。

第三章

1、写出掩模在IC制造过程中的作用，比较整版掩模和单片掩模的区别，列出三种掩模的制造方法。

答：作用：从物理上讲,任何半导体器件及IC都是一系列互相联系的基本单元的组合。要制作出这些结构需要一套掩膜。一个光学掩膜通常是一块涂着特定图案铬薄层的石英玻璃片，一层掩膜对应一块IC的一个工艺层。工艺流程中需要的一套掩膜必须在工艺流程开始之前制作出来。

整版掩膜在一次曝光中，对应着一个芯片阵列的所有电路的图形都被映射到基片的光刻胶上。

单片掩膜上的图案仅对应着基片上芯片阵列中的一个单元。上面的图案可通过步进曝光机映射到整个基片上。

图案发生器制版，X射线制版，电子束扫描法制版。

2、写出光刻的作用，光刻有哪两种曝光方式？

答：作用：把掩膜上的图形转换成晶圆上的器件结构。曝光方式有接触式曝光与非接触式曝光两种。

3、说出半导体工艺中掺杂的作用，举出两种掺杂的方法并比较其优缺点。

答：掺杂的目的是以形成特定导电能力的材料区域,包括N型或P型半导体层和绝缘层。是制作各种半导体器件和IC的基本工艺。经过掺杂，原材料的部分原子被杂质原子代替。

热扩散掺杂和离子注入法。

热扩散是最早也是最简单的掺杂工艺，主要用于Si工艺。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区。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

第四章

1、什么是MOS工艺特征尺寸？

答：工艺可以实现的平面结构的最小宽度，通常指最小栅长。

2、为什么在栅长相同的情况下NMOS管速度要高于PMOS管？答:由于电子的迁移率μe大于空穴的迁移率μh