微電子概論思考題及答案

微電子概論思考題微電子概論思考題第一章：第一只晶體管制造是在哪個(gè)國(guó)家？哪個(gè)試驗(yàn)室？制造人是誰(shuí)？Bell第一片IC制造是在哪個(gè)國(guó)家？哪個(gè)公司？制造人是誰(shuí)？TIKibly基爾比按規(guī)模分類(lèi)IC有幾種？簡(jiǎn)要說(shuō)明每種類(lèi)型的集成度？SSI:<102,MSI:102~103LSI:103~104VLSI:104~107ULSI:107~109GSI:>109按功能分類(lèi)IC有幾種？簡(jiǎn)要說(shuō)明每種類(lèi)型的特征？三種數(shù)字集成電路：它是指處理數(shù)字信號(hào)的集成電路。模擬集成電路：它是指處理模擬信號(hào)的集成電路。合集成電路。5. 按器件構(gòu)造分類(lèi)IC有幾種？簡(jiǎn)要說(shuō)明每種類(lèi)型的特征？的工作機(jī)制依靠于電子和空穴兩種類(lèi)型的載流子而得名。金屬-氧化物-半導(dǎo)體〔MOS〕MOS晶MOS晶體管是由金屬-氧化物-半導(dǎo)體構(gòu)造組成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它主要靠半導(dǎo)體外表電場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的導(dǎo)電溝道工作。雙極-MOS〔BiMOS〕MOS晶體管的集成電路為BiMOSBiMOS集成電路綜合了雙極和MOS種電路具有制作工藝簡(jiǎn)單的缺點(diǎn)。6.簡(jiǎn)潔表達(dá)微電子學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的作用。微電子學(xué)是信息領(lǐng)域的重要根底學(xué)科，在信息領(lǐng)域中，微電子學(xué)是爭(zhēng)論并實(shí)現(xiàn)信息獵取、傳輸、存儲(chǔ)、處理和輸出的科學(xué)，是爭(zhēng)論信息載體的科學(xué)，構(gòu)成了信息科學(xué)的基石。微電子學(xué)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科，包含了很多領(lǐng)域。信息技術(shù)進(jìn)展只能依靠于微電子技術(shù)的支撐才能成為現(xiàn)實(shí)。微電子學(xué)的滲透性極強(qiáng)，它可以與其他學(xué)科結(jié)合而生出一系列的穿插學(xué)科。其次章：什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體的主要特點(diǎn)有哪些？指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。在純潔的半導(dǎo)體材料中，電導(dǎo)率隨溫度的上升而指數(shù)增加；半導(dǎo)體中雜質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量打算著半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，而且在重?fù)诫s狀況下，溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響較弱；在半導(dǎo)體中可以實(shí)現(xiàn)非均勻摻雜；光的輻照、高能電子等的注入可以影響半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。試比照說(shuō)明金屬與半導(dǎo)體的主要區(qū)分。一般半導(dǎo)體和金屬的區(qū)分在于半導(dǎo)體中存在著禁帶而金屬中不存在禁帶試從歐姆定律和半導(dǎo)體電阻定義動(dòng)身證明歐姆定律的微分形式為：j=σE由于R=U/I且R=ρL/S可以推知I/S=U/ρL,所以j=I/S=U/ρL=σE用半導(dǎo)體遷移率和歐姆定律的微分形式證明：σ=nq由于j=nqvv=μEv=μEj=nqvj=σE比較得到：σnqμ從微觀機(jī)制解釋晶格振動(dòng)散射導(dǎo)致半導(dǎo)體遷移率隨溫度增加而下降的緣由。溫度上升時(shí)，對(duì)載流子的晶格散射也將增加，在低參雜濃度的半導(dǎo)體，遷移率隨溫度上升而大幅度下降的緣由主要就是由晶格散射引起的。從微觀機(jī)制解釋電離雜質(zhì)散射對(duì)半導(dǎo)體載流子的影響。對(duì)于電離雜質(zhì)散射來(lái)說(shuō)，溫度越低，載流子運(yùn)動(dòng)越慢，散射作用越強(qiáng)；當(dāng)摻雜濃度較高時(shí)，電離雜質(zhì)散射隨溫度變化的趨勢(shì)與晶格散射相反。對(duì)于摻雜濃度很高的情形，在較低溫度下電離雜質(zhì)散射占優(yōu)勢(shì)；在較高溫度下，晶格散射漸漸占優(yōu)勢(shì)，晶格散射隨溫度上升而增加，載流子遷移率在較高溫度下隨溫度的上升而下降。什么是共有化運(yùn)動(dòng)？原子組成晶體后，由于電子殼層的交疊，電子不在完全局限在某一原子上，可以由一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子上去，因而電子將可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)。8.什么是導(dǎo)帶？什么是價(jià)帶？什么是禁帶？?jī)r(jià)帶以上的能帶根本上是空的，其中最低的沒(méi)有被電子填充的能帶通常稱(chēng)為導(dǎo)帶。能量最高的是價(jià)電子所填充的能帶，稱(chēng)為價(jià)帶。能帶之間的間隙稱(chēng)為“禁帶”。PN結(jié)的電容有哪些？勢(shì)壘電容集中電容PN結(jié)的擊穿電壓有哪些？雪崩擊穿、齊納擊穿MOSFET分為哪幾種類(lèi)型？N溝道器件，P溝道器件，增加型MOSFETMOSFET。第三章：IC的性能主要指哪三個(gè)方面？解釋每一共性能的含義？集成度：?jiǎn)螇K芯片上所容納的元件數(shù)目。集成電路的功耗延遲積：電路的延遲時(shí)間與功耗相乘。特征尺寸：集成電路中半導(dǎo)體器件的最小尺寸。雙極型數(shù)字IC電路分哪三種類(lèi)型，解釋每種類(lèi)型的含義。飽和型規(guī)律集成電路：RTL、DTL、HTL、TTL、I2L抗飽和型規(guī)律集成電路：TTL、FL非飽和型規(guī)律集成電路：CML、ECL、CTL、NTL試表達(dá)雙極型模擬IC電路的種類(lèi)以及每種電路的爭(zhēng)論內(nèi)容。線性電路：運(yùn)算放大器、直流放大器、音頻放大器、中頻放大器、寬帶放大器、功率放大器、穩(wěn)壓器。非線性電路：對(duì)數(shù)放大器、電壓比較器、調(diào)制或解調(diào)器、各類(lèi)信號(hào)發(fā)生器。轉(zhuǎn)換器、規(guī)律電平轉(zhuǎn)化電路、外圍驅(qū)動(dòng)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、線驅(qū)動(dòng)器、線接收器、讀出放大電路。CMOS集成電路分為幾種？簡(jiǎn)述每種電路的爭(zhēng)論內(nèi)容。CMOS開(kāi)關(guān)：爭(zhēng)論導(dǎo)通和截止作用。CMOS反相器：爭(zhēng)論凹凸電平。靜態(tài)CMOS規(guī)律門(mén)：爭(zhēng)論與非、或非門(mén)及各種規(guī)律。CMOS電路的自鎖效應(yīng)：防止和限制電流作用。第四章：什么是正性膠?什么是負(fù)性膠?常見(jiàn)的光刻方法有幾種?正性膠：曝光前不溶而曝光后可溶的光刻膠。負(fù)性膠：曝光前可溶曝光后不行溶的光刻膠。接觸式曝光接近式曝光投影式曝光?其優(yōu)點(diǎn)是什么?利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過(guò)化學(xué)反響進(jìn)展刻蝕的方法。優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)潔、本錢(qián)低干法刻蝕有幾種?1.2.3.反響離子刻蝕二氧化硅的主要性質(zhì)和作用有哪些?SiO2是一種格外抱負(fù)的電絕緣材料，它的化學(xué)性質(zhì)格外穩(wěn)定，室溫下它只與氫氟酸發(fā)生化學(xué)反響。在MOS電路中作為MOS器件的絕緣柵介質(zhì)，器件的組成局部集中時(shí)的掩蔽層，離子注入的(有時(shí)與光刻膠、Si3N4層一起使用)阻擋層作為集成電路的隔離介質(zhì)材料作為電容器的絕緣介質(zhì)材料作為多層金屬互連層之間的介質(zhì)材料作為對(duì)器件和電路進(jìn)展鈍化的鈍化層材料離子注入的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些?1.2.600℃3.4.可以注入各5.橫向擴(kuò)展比集中要小得多。6.可以對(duì)化合物半導(dǎo)體進(jìn)展摻雜第五章IC設(shè)計(jì)有哪四個(gè)主要特點(diǎn)?集成電路對(duì)設(shè)計(jì)正確性提出了更為嚴(yán)格的要求。集成電路外引出端的數(shù)目不行能與芯片內(nèi)器件的數(shù)目同步增加。與分立器件的電路設(shè)計(jì)相比，布局、布線等幅員設(shè)計(jì)過(guò)程是集成電路設(shè)計(jì)中所特有的。集成電路在一個(gè)芯片上集成了數(shù)以萬(wàn)計(jì)、億計(jì)的器件，這些器件既要求相互隔離又要求按肯定功能相互連接，而且還需要考慮設(shè)計(jì)提出、設(shè)計(jì)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所包含的各方面因素。從域的角度來(lái)看IC設(shè)計(jì)有哪三個(gè)方面?設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、從設(shè)計(jì)的層次來(lái)看IC設(shè)計(jì)有哪五個(gè)層次?系統(tǒng)級(jí)、算法級(jí)、存放器傳輸級(jí)、規(guī)律級(jí)、電路級(jí)給出抱負(fù)的IC設(shè)計(jì)流程圖?并解釋設(shè)計(jì)過(guò)程包括哪幾個(gè)主要階段?統(tǒng)一數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能編譯器性能和功能描述規(guī)律和電路編譯器規(guī)律和電路描述幅員編譯器幾何幅員描述制版及流片主要包含：系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、規(guī)律和電路設(shè)計(jì)、幅員設(shè)計(jì)試解釋IC設(shè)計(jì)以λ為單位的設(shè)計(jì)規(guī)章。把大多數(shù)尺寸商定為λ的倍數(shù)，然后再依據(jù)工藝線的區(qū)分率，給出與工藝相容的λ值。試解釋IC設(shè)計(jì)以微米為單位的設(shè)計(jì)規(guī)章。每個(gè)尺寸之間沒(méi)有必定的比例關(guān)系，各尺寸可以獨(dú)立選擇，從而使每一尺寸的合理程度得到大大提高。給出芯片本錢(qián)C的表達(dá)式，解釋公式的含義。TCC C

CP〔C

：設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)費(fèi)用C

：每片硅片的工藝費(fèi)用C

：芯片的本錢(qián)T V yn D P TV：生產(chǎn)數(shù)量y:成品率n:每篇硅片上的芯片數(shù)量〕集成電路的設(shè)計(jì)方法主要有哪些？簡(jiǎn)要說(shuō)明每種設(shè)計(jì)的方法和特點(diǎn)。全定制設(shè)計(jì)方法：系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、規(guī)律和電路設(shè)計(jì)完成后，在優(yōu)化每個(gè)器件的電路參數(shù)和器件參數(shù)的狀況下，通過(guò)人機(jī)交互圖形系統(tǒng)，人工設(shè)計(jì)幅員中的各個(gè)器件和連線以獲得最正確性能和最小芯片尺寸。特點(diǎn)：以人工設(shè)計(jì)為主，錯(cuò)誤率高，周期長(zhǎng)，本錢(qián)高，門(mén)陣列設(shè)計(jì)方法：在一個(gè)芯片上把外形和尺寸一樣的單元格排列成陣列的形式，每個(gè)單元內(nèi)部包含假設(shè)干個(gè)器件，單元之間留有布線通道，通道寬度和位置固定，并預(yù)先完成接觸孔和連線以外的全部芯片加工步驟，形成母片，然后依據(jù)不同的應(yīng)用，設(shè)計(jì)出不同的接觸孔板和金屬連線版，在單元內(nèi)部連線以實(shí)現(xiàn)某種門(mén)的功能，再通過(guò)單元之間連線實(shí)現(xiàn)所需的電路功能。特點(diǎn)：設(shè)計(jì)周期短，本錢(qián)低，適用于設(shè)計(jì)適當(dāng)規(guī)模，中等性能要求設(shè)計(jì)時(shí)間較短，數(shù)量較少的電路標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)方法：從標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)中調(diào)用事先已經(jīng)經(jīng)過(guò)細(xì)心設(shè)計(jì)的規(guī)律單元，并排成行，行間留有可調(diào)整的布線通道，再按功能要求將各內(nèi)部單元以及輸入/輸出單元連接起來(lái)，形成所需的專(zhuān)用電路。特點(diǎn)：?jiǎn)卧獢?shù)、壓焊塊數(shù)、通道間距取決于功能要求和芯片要求，布線自