半导体集成电路考试重点解析

该资源是关于《半导体集成电路》的考试题目及参考答案，涵盖了半导体集成电路的基础概念、制造工艺、晶体管寄生效应、无源元件和TTL电路等多个主题，旨在帮助学生复习和理解相关知识。 1. **半导体集成电路**：半导体集成电路是将大量晶体管、电阻、电容等元器件集成在一个小芯片上，实现特定电子功能的电路。它是现代电子设备的核心组成部分。 2. **集成度分类**：按照集成度可分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）和极大规模集成电路（ULSI）。对应的英文缩写分别为SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI。 3. **器件类型分类**：半导体集成电路主要包括双极型集成电路（BJT）和金属氧化物半导体集成电路（MOSFET），以及两者的混合——BiCMOS。 4. **按功能分类**：根据电路功能或信号类型，可分为模拟集成电路、数字集成电路、混合信号集成电路等。 5. **特征尺寸**：特征尺寸是指集成电路中最小的线宽或间距，它直接影响到电路的性能和成本。随着特征尺寸减小，集成度提高，但也会带来寄生效应等问题。 6. **名词解释**： - 集成度：单位面积上集成的元器件数量。 - Wafer Size：晶圆尺寸，半导体制造中的硅片直径。 - Die Size：芯片尺寸，集成电路实际的物理大小。 - 摩尔定律：由戈登·摩尔提出，预测每18-24个月集成电路的晶体管数量将翻倍，性能也将随之提升。 7. **制造工艺**： - 双极型晶体管的隐埋层有助于提高电流控制和降低寄生电容。 - 衬底材料电阻率的选择会影响器件的噪声性能和电流驱动能力。 - pn结隔离的NPN晶体管光刻涉及多步曝光和蚀刻，确保晶体管结构精确形成。 - 硅栅p阱CMOS光刻和N阱CMOS光刻步骤涉及到不同的掺杂区域和工艺优化。 - BiCMOS工艺结合了双极型和MOS的优点，但也存在工艺兼容性和热性能的挑战。 8. **晶体管寄生效应**： - 有源寄生效应可能在某些工作条件下影响双极晶体管的性能。 - 无源寄生效应如寄生电容和电感影响电路速度和稳定性。 - MOS晶体管的闩锁效应可能导致短路，影响器件的正常工作。 - 消除Latch-up效应的方法包括设计改进和采用抗闩锁结构。 - 解决MOS器件中的寄生效应通常通过优化工艺和设计结构来实现。 9. **无源元件**： - 双极性集成电路常用电阻包括扩散电阻和金属膜电阻，MOS集成电路中常用薄氧化层电阻。 - 常见集成电路电容包括扩散电容、金属电容等。 - 基区薄层电阻修正是因为实际电阻与理想值有差异，需要考虑薄层效应。 - 铜布线取代铝布线的原因在于铜的电阻率更低，可减少信号损失和发热。 10. **TTL电路**： - TTL电路涉及的电压传输特性、开门/关门电平等是衡量电路性能的关键指标。 - 四管标准TTL与非门中，各个管子在稳态时的工作状态需结合电路分析。 - 两管与非门相比四管门，瞬态特性受某个特定管子影响较大，这可能增加设计复杂性和功耗。 这些内容涵盖了半导体集成电路的多个关键知识点，适合备考或学习者深入理解和掌握相关技术。