集成电路分析集成工业的前后道技术：半导体（wafer）制造企业里面，前道主要是把mos管，三极管作到硅片上，后道主要是做金属互联。

集成电路发展：按规模划分，集成电路的发展已经历了哪几代？参考答案：按规模，集成电路的发展已经经历了：SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI及GSI。

它的发展遵循摩尔定律解释欧姆型接触和肖特基型接触。

参考答案：半导体表面制作了金属层后，根据金属的种类及半导体掺杂浓度的不同，可形成欧姆型接触或肖特基型接触。

如果掺杂浓度比较低，金属和半导体结合面形成肖特基型接触。

如果掺杂浓度足够高，金属和半导体结合面形成欧姆型接触。

、集成电路主要有哪些基本制造工艺。

参考答案：集成电路基本制造工艺包括：外延生长，掩模制造，光刻，刻蚀，掺杂，绝缘层形成，金属层形成等。

光刻工艺：光刻的作用是什么？列举两种常用曝光方式。

参考答案：光刻是集成电路加工过程中的重要工序，作用是把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结构。

曝光方式：接触式和非接触式25、简述光刻工艺步骤。

参考答案：涂光刻胶，曝光，显影，腐蚀，去光刻胶。

26、光刻胶正胶和负胶的区别是什么？参考答案：正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状；负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中，而感光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做窗口结构，如接触孔、焊盘等。

常规双极型工艺需要几次光刻？每次光刻分别有什么作用？参考答案：需要六次光刻。

第一次光刻--N+隐埋层扩散孔光刻；第二次光刻--P+隔离扩散孔光刻第三次光刻--P型基区扩散孔光刻；第四次光刻--N+发射区扩散孔光刻；第五次光刻--引线接触孔光刻；第六次光刻--金属化内连线光刻掺杂工艺：掺杂的目的是什么？举出两种掺杂方法并比较其优缺点。

参考答案：掺杂的目的是形成特定导电能力的材料区域，包括N型或P型半导体区域和绝缘层，以构成各种器件结构。

掺杂的方法有：热扩散法掺杂和离子注入法掺杂。

与热扩散法相比，离子注入法掺杂的优点是：可精确控制杂质分布，掺杂纯度高、均匀性好，容易实现化合物半导体的掺杂等；缺点是：杂质离子对半导体晶格有损伤，这些损伤在某些场合完全消除是无法实现的；很浅的和很深的注入分布都难以得到；对高剂量的注入，离子注入的产率要受到限制；一般离子注入的设备相当昂贵，试述PN结的空间电荷区是如何形成的。

参考答案：在PN结中，由于N区中有大量的自由电子，由P区扩散到N区的空穴将逐渐与N区的自由电子复合。

同样，由N区扩散到P区的自由电子也将逐渐与P区内的空穴复合。

于是在紧靠接触面两边形成了数值相等、符号相反的一层很薄的空间电荷区，称为耗尽层。

简述CMOS工艺的基本工艺流程（以1×poly，2×metal N阱为例）。

参考答案：形成N阱区，确定nMOS和pMOS有源区，场和栅氧化，形成多晶硅并刻蚀成图案，P＋扩散，N＋扩散，刻蚀接触孔，沉淀第一金属层并刻蚀成图案，沉淀第二金属层并刻蚀成图案，形成钝化玻璃并刻蚀焊盘。

表面贴装技术：电子电路表面组装技术（Surface Mount Technology，SMT），称为表面贴装或表面安装技术。

它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

[1]工艺流程简化为：印刷-------贴片-------焊接-------检修有源区和场区：有源区：硅片上做有源器件的区域。

（就是有些阱区。

或者说是采用STI等隔离技术，隔离开的区域）。

有源区主要针对MOS而言，不同掺杂可形成n或p型有源区。

有源区分为源区和漏区（掺杂类型相同）在进行互联之前，两个有源区没有差别。

另外，业内通俗的把有后续杂质注入的地方就都叫做有源区了。

在微电子学中，场区是指一种很厚的氧化层，位于芯片上不做晶体管、电极接触的区域，可以起到隔离晶体管的作用。

有源区和场区是互补的，晶体管做在有源区处，金属和多晶硅连线多做在场区上。

CMOS工艺中的场区（即晶体管以外的区域）需要较厚的氧化层，目的是提高场开启电压，使其高于工作电压，形成良好的隔离；同时减小金属层或多晶硅与硅衬底之间的寄生电容。

但仅靠增加场氧的厚度仍不能满足对场开启的要求（即满足场在器件正常工作时不可能开启的要求），还要对场区进行注入，增加场区的掺杂浓度，阻止沟道的生成，进一步提高开启电压。

集成电路设计的5个技术指标：1. 集成度（Integration Level）是以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量，（包括有源和无源元件）。

随着集成度的提高，使IC及使用IC的电子设备的功能增强、速度和可靠性提高、功耗降低、体积和重量减小、产品成本下降，从而提高了性能/价格比，不断扩大其应用领域，因此集成度是IC技术进步的标志。

为了提高集成度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设计等措施。

为节省芯片面积普遍采用了多层布线结构，现已达到7层布线。

晶片集成(Wafer Scale Integration-WSI)和三维集成技术也正在研究开发。

自IC问世以来，集成度不断提高，现正迈向巨大规模集成(Giga Scale Integration-GSl)。

从电子系统的角度来看，集成度的提高使IC进入系统集成或片上系统(SoC)的时代。

2. 特征尺寸 (Feature Size) ⁄（Critical Dimension）特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言，通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度)，也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。

减小特征尺寸是提高集成度、改进器件性能的关键。

特征尺寸的减小主要取决于光刻技术的改进。

集成电路的特征尺寸向深亚微米发展，目前的规模化生产是0.18μm、0.15 μm 、0.13μm工艺， Intel目前将大部分芯片生产制成转换到0.09 μm 。

下图自左到方给出的是宽度从4μm~70nm按比例画出的线条。

由此，我们对特征尺寸的按比例缩小有一个直观的印象。

3. 晶片直径(Wafer Diameter) 为了提高集成度，可适当增大芯片面积。

然而，芯片面积的增大导致每个圆片内包含的芯片数减少，从而使生产效率降低，成本高。

采用更大直径的晶片可解决这一问题。

晶圆的尺寸增加，当前的主流晶圆的尺寸为8吋，正在向12吋晶圆迈进。

下图自左到右给出的是从2吋～12吋按比例画出的圆。

由此，我们对晶圆尺寸的增加有一个直观的印象。

4. 芯片面积(Chip Area) 随着集成度的提高，每芯片所包含的晶体管数不断增多，平均芯片面积也随之增大。

芯片面积的增大也带来一系列新的问题。

如大芯片封装技术、成品率以及由于每个大圆片所含芯片数减少而引起的生产效率降低等。

但后一问题可通过增大晶片直径来解决。

5. 封装(Package) IC的封装最初采用插孔封装THP (through-hole package)形式。

为适应电子设备高密度组装的要求，表面安装封装(SMP)技术迅速发展起来。

在电子设备中使用SMP的优点是能节省空间、改进性能和降低成本，因SMP不仅体积小而且可安装在印制电路板的两面，使电路板的费用降低60％，并使性能得到改进。

1、解释基本概念：集成电路，集成度，特征尺寸参考答案：A、集成电路（IC：integrated circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的集成块。

B、集成度是指在每个芯片中包含的元器件的数目。

C、特征尺寸是代表工艺光刻条件所能达到的最小栅长（L）尺寸。

2、写出下列英文缩写的全称：IC，MOS，VLSI，SOC，DRC，ERC，LVS，LPE参考答案：IC：integrated circuit；MOS：metal oxide semiconductor；VLSI：very large scale integration；SOC：system on chip；DRC：design rule check；ERC：electrical rule check；LVS：layout versus schematic；LPE：layout parameter extraction3、试述集成电路的几种主要分类方法参考答案：集成电路的分类方法大致有五种：器件结构类型、集成规模、使用的基片材料、电路功能以及应用领域。

根据器件的结构类型，通常将其分为双极集成电路、MOS集成电路和Bi-MOS集成电路。

按集成规模可分为：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

按基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。

按电路的功能将其分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路。

按应用领域划分，集成电路又可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

4、试述“自顶向下”集成电路设计步骤。

参考答案：“自顶向下”的设计步骤中，设计者首先需要进行行为设计以确定芯片的功能；其次进行结构设计；接着是把各子单元转换成逻辑图或电路图；最后将电路图转换成版图，并经各种验证后以标准版图数据格式输出。

5、比较标准单元法和门阵列法的差异。

参考答案：标准单元方法设计与门阵列法基本的不同点有：(1) 在门阵列法中逻辑图是转换成门阵列所具有的单元或宏单元，而标准单元法则转换成标准单元库中所具有的标准单元。

(2) 门阵列设计时首先要选定某一种门复杂度的基片，因而门阵列的布局和布线是在最大的门数目、最大的压焊块数目、布线通道的间距都确定的前提下进行的。

标准单元法则不同，它的单元数、压焊块数取决于具体设计的要求，而且布线通道的间距是可变的，当市线发生困难时，通道间距可以随时加大，因而布局和布线是在一种不太受约束的条件下进行的。

(3) 门阵列设计时只需要定制部分掩膜版，而标准单元设计后需要定制所有的各层掩膜版。

6、7、试述集成电路制造中，导体、半导体和绝缘体各起什么作用。

参考答案：导体：（1）构成低值电阻；（2）构成电容元件的极板；（3）构成电感元件的绕线；（4）构成传输线（微带线和共面波导）的导体结构；（5）与轻掺杂半导体构成肖特基结接触；（6）与重掺杂半导体构成半导体器件的电极的欧姆接触；（7）构成元器件之间的互连；（8）构成与外界焊接用的焊盘。

半导体：（1）制作衬底材料；（2）构成MOS管的源漏区，集成电路中的基本元件就是依据半导体的特性构成。