当前位置:首页 > 电子/通信 > 电子设计/PCB > 《集成电路设计(第2版)》习题答案1-5章
CH11.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CH21.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?P10,113.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。P135.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。P19,21CH31.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。P28,293.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.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6.列出干法和湿法氧化法形成SiO2的化学反应式。干氧22SiOOSi湿氧22222HSiOOHSiCH41.Si工艺和GaAs工艺都有哪些晶体管结构和电路形式?见表4.12.比较CMOS工艺和GaAs工艺的特点。CMOS工艺技术成熟,功耗低。GaAs工艺技术不成熟,工作频率高。3.什么是MOS工艺的特征尺寸?工艺可以实现的平面结构的最小宽度,通常指最小栅长。4.为什么硅栅工艺取代铝栅工艺成为CMOS工艺的主流技术?铝栅工艺缺点是,制造源漏极与制造栅极需要两次掩膜步骤(MASKSTEP),不容易对齐。硅栅工艺的优点是:自对准的,它无需重叠设计,减小了电容,提高了速度,增加了电路的稳定性。5.为什么在栅长相同的情况下NMOS管速度要高于PMOS管?因为电子的迁移率大于空穴的迁移率6.简述CMOS工艺的基本工艺流程。P.527.常规N-WellCMOS工艺需要哪几层掩膜?每层掩膜分别有什么作用?P50表4.3CH51.说出MOSFET的基本结构。MOSFET由两个PN结和一个MOS电容组成。2.写出MOSFET的基本电流方程。])[(221DSDSTGSlwtVVVVoxOX3.MOSFET的饱和电流取决于哪些参数?饱和电流取决于栅极宽度W,栅极长度L,栅-源之间压降GSV,阈值电压TV,氧化层厚度OXt,氧化层介电常数OX4.为什么说MOSFET是平方率器件?因为MOSFET的饱和电流具有平方特性5.什么是MOSFET的阈值电压?它受哪些因素影响?阈值电压就是将栅极下面的Si表面从P型Si变成N型Si所必要的电压。影响它的因素有4个:材料的功函数之差,SiO2层中可以移动的正离子的影响,氧化层中固定电荷的影响,界面势阱的影响6.什么是MOS器件的体效应?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。7.说明L、W对MOSFET的速度、功耗、驱动能力的影响。P70,718.MOSFET按比例收缩后对器件特性有什么影响?DSI不变,器件占用面积减少,提高电路集成度,减少功耗9.MOSFET存在哪些二阶效应?分别是由什么原因引起的?P.70-73沟道长度调制效应,体效应,亚阈值效应10.说明MOSFET噪声的来源、成因及减小的方法。噪声来源:热噪声和闪烁噪声。热噪声是由沟道内载流子的无规则热运动造成的,可通过增加MOS管的栅宽和偏置电流减少热噪声。闪烁噪声是由沟道处二氧化硅与硅界面上电子的充放电引起的,增加栅长栅宽可降低闪烁噪声。
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