半导体集成电路考试重点与解答

"《半导体集成电路》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、晶体管寄生效应以及集成电路中的无源元件等方面的内容。" 半导体集成电路是将多个电子元器件，如晶体管、电阻、电容等集成在一个小芯片上，实现特定电路功能的技术。集成度指的是单位面积上集成的元器件数量，常见的分类有：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）。英文缩写分别为SSI、MSI、LSI、VLSI和ULSI。按照器件类型，半导体集成电路可以分为双极型集成电路和MOS型集成电路；按电路功能或信号类型，主要分为数字集成电路和模拟集成电路。 特征尺寸是指集成电路中最小的加工特征，如晶体管的栅极长度，它直接影响到集成电路的性能、功耗和成本。集成度是指芯片上所包含的元器件数目，wafer size指硅晶圆的直径，diesize是指每个集成电路芯片的大小，摩尔定律则预测了集成电路上可容纳的元器件数目大约每18-24个月会翻一番，从而推动技术进步。 在制造工艺方面，双极型晶体管的隐埋层有助于提高器件性能。衬底材料电阻率的选择影响器件的噪声和速度。pn结隔离用于防止晶体管间的干扰，而光刻步骤是制造过程中的关键步骤，包括图案转移和蚀刻。NPN晶体管和CMOS反相器的版图设计涉及多层掺杂，对于理解器件工作原理至关重要。BiCMOS工艺结合了双极型和MOS的优点，但也有其不足，如热稳定性问题，而N阱CMOS工艺基础上的BiCMOS则具有低功耗和高速特性。 寄生效应在集成电路上不容忽视，双极晶体管的有源和无源寄生效应可能影响其工作特性，而MOS晶体管的有源寄生效应可能导致闩锁效应，这会影响晶体管的稳定性和可靠性。消除这些效应通常需要精细的设计和工艺优化。 集成电路中的无源元件如电阻和电容也至关重要。双极型和MOS集成电路中电阻的选择影响电路性能，电容类型有多种，如扩散电容、栅氧化层电容等。基区薄层电阻的修正和采用铜布线取代铝布线是为了解决电阻精度和电迁移问题。 TTL电路是数字集成电路的一种，其电压传输特性、开门/关门电平等参数影响电路性能。标准四管TTL与非门中，每个管子的工作状态各异，其中某个管子对瞬态特性的影响最大，可能造成延迟和功耗问题。两管与非门相比，四管及五管结构通过增加驱动能力、改善噪声免疫性和减小动态延迟，提高了电路性能。