集成电路设计习题答案-章
CH1
1( 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
CH2
1( 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? P10,11
3(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。
P13
5(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。
P19,21
CH3
1( 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。
P28,29
3(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SiO的化学反应式。
2
干氧湿氧 Si，O,SiOSi，2HO,SiO，2H22222
CH4
1(Si工艺和GaAs工艺都有哪些晶体管结构和电路形式, 见表4.1 2(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(MASK STEP)，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.52
7(常规N-Well CMOS工艺需要哪几层掩膜,每层掩膜分别有什么作用, P50表4.3
CH5
1( 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。
2,,OXw1,[(V,V)V,V] GSTDSDStl2ox
3( 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，阈值电压，氧化层VVGST
厚度，氧化层介电常数 t,OXOX
4( 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。
P70，71
8( MOSFET按比例收缩后对器件特性有什么影响?
IDS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。