半导体集成电路试题

1. PN结隔离的双极集成电路工艺需要几次光刻，每次光

刻目的是什么？

需要六次光刻，第一次—N+隐埋层扩散孔光刻；第二次—P+隔离扩散孔光刻；第三次—P型基区扩散孔光刻；第四次—N+发射区扩散孔光刻；第五次—引线接触孔光刻；第六次—金属化内连线光刻。

2. 简述硅珊P阱CMOS工艺流程，每次光刻的目的是什

么？

十次光刻：⑴光I—阱区光刻，刻出阱区注入孔；⑵

阱区注入及推进，形成阱区；⑶去除SiO2,长薄氧，长Si3N4；⑷光II—有源区光刻，刻出P管、N管得源、漏和栅区；⑸光III—N管场区光刻，刻出N管场区注入孔；⑹长场氧；⑺光IV—P管区光刻，调节PMOS管开启电压，然后长对晶硅；⑻光V—多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻；⑼光VI—P+区光刻，刻去P管区上的胶；⑽光VII—N+区光刻，刻去N+区上的胶；⑾长PSG;⑿光VIII—引线孔光刻；⒀光IX—铝引线光刻；⒁光X—压焊块光刻。

3. 实际集成电路中的双极晶体管为四层三结结构 4. 集成NPN晶体管中的寄生电容有哪几种？

寄生可分以下三类：①与PN结有关的耗尽层势垒电容；②与可动载流子在中性区的存储电荷有关的扩散电容；③电极引线的延伸电极电容

5. 在集成电路中常用的PNP管主要有两大类：横向PNP

管和衬底PNP管

6. 存在纵向PNP管的影响，这个影响是怎么形成的？ 为了减小寄生PNP管的影响，提高横向空穴注入的

比例，可以从版图和工艺上采取如下措施：⑴在图形设计上减少发射区面积和周长之比；⑵另外，为了使集电极尽可能多的收集到从发射区侧向注入的空穴，在设计横向PNP管时，应该将集电区包围发射区；⑶

在工艺上可采用增大结深及采用埋层工艺等办法 7. 横向PNP管ft小的原因？

⑴横向PNP管的有效平均基区宽度WBL大；⑵埋层的抑制作用，使折回集电极的少子路程增加；⑶空穴的扩散系数只有电子扩散系数的1/3

8. 对SBD和SCT的设计中最主要的是：对SDB的VMS

以及SBD的面积和击穿电压的设计。 9. 自锁产生的条件及防止自锁的办法？

产生条件：①外界因素使两个寄生三极管的EB结处于正向偏置；②两个寄生三极管的电流放大倍数βNPN

β

PNP

＞1；③ 电源所提供的最大电流大于寄生可控硅

导通所需要的维持电流IH;；；；消除办法：版图设计；工艺考虑；其他措施（注意电源退耦，此外还要注意对电火花钳位；防止寄生三极管的EB结正偏；电源限流）

10. 伴随一个横向PNP器件产生两个寄生的PNP晶体管，

试问当横向PNP器件在四种可能的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大？

11. 试分析COMS电路产生Latch-up效应（自锁）的原因，

通常使用哪些方法来防止或抑制Latch-up效应 基区扩散电阻最小条宽的设计受到三个限制，：

①由设计规则决定的最小扩散条宽Wmin；②由工艺水平和电阻精度决定的最小电阻条宽WR,min；③由流经电阻的最大电流所决定的WR,min

12. 集成电路的内连线有：铝连线、扩散区连线、多晶硅

连线、铜连线、交叉连线

13. LSTTL电路的版图设计步骤：划分隔离区、基本设计

条件的确定、各单元的图形设计、布局、布线 14. TTL集成电路有哪些系列，他们各有什么特点及优缺

点？

STTL和LSTTL,，，LSTTL实现了高速度和低功耗的

良好结合：采用高阻值电阻使功耗PD下降为标准TTL门的1/5左右；；ASTTL和ALSTTL电路，速度更高，放采用有源负载差分输入级，可不需要额外原件，即可实现“单端化”

功耗更低

15. 试说明ECL电路的工作速度高于TTL电路的主要原

因？

发射极耦合逻辑（ECL）集成电路，他工作时晶体管在放

大和截止两个状态间转换，不进入饱和区，这就从线路结构和设计上根除了常规TTL电路中晶体管由饱和到截止状态（即由开转关）时所需释放超量存储电荷的“存储时间”，加上各点电平变化幅度小，也没有STTL电路因采用SBD钳位而带来的附加寄生电容，因而ECL电路的速度很高。

16. 试画出I2L电路的基本单元门的电路图、版图和结构草

图，并说明它在发展LSI中所起到的作用？ 17. 设计地线时应注意以下几点：⑴接地点必须进行N+磷

扩散；⑵接地点和各单元大致对称；⑶尽量减小地线的电阻

18. CMOS反相器设计采用两种准则：对称波形设计准则；

准对称波形准则。

19. 十二章，精密匹配电流镜能达到精密匹配是由于采用

以下几个措施：①增加了T3射随器缓冲，改善了IB引入的电流传输差；②利用R1=R2的负反馈，减小ΔVBE引入的电流差；③为抵消IB3的影响，在T2的集电极增加射极跟随器T4，利用T4的,抵消IB3，进一步提高了Ir和Io的对称性

20. 采用有源负载的放大器的优点？

⑴有源负载的交流阻抗rAC很大，所以使每级放大

器的电压增益AV提高。因而可以减少放大器的级数。简化频率补偿；⑵有源负载的直流电阻RDC很小，所以为获得高的电压增益AV不需要很高的电源电压，因而有源负载放大器可以在低压、小电流下工作；⑶运

21. 集成运放有四部分组成：差分输入级、中间增益级、

推挽输出级和各级的偏置电路。

22. 模拟集成电路对输出级的要求主要是：①输出电压或

输出电流幅度大，能向负载输出规定数量的功率，而且静态功耗小；②输入阻抗高、输出阻抗低，在前级放大器和外接负载间进行隔离；③能满足频率响应的要求；④具有过载和短路保护。

23. 集成运放的版图设计过程与数字集成电路一样，也分

为几个步骤：1划分隔离区；2元器件图形和尺寸设计（晶体管的图形尺寸；电阻的设计；电容的设计）；3布局和布线（力求原件排列紧凑减小寄生效应影响；对要求对称的元件尽量对称；采用热设计的方法；引出端的排列应与通用运算放大器的统一标准一致） 24. 适合于单片集成电路的基本D\\A变换电路，根据其工

作原理，可分三类：①电流定标电路；②电压定标电路；③电荷定标电路

25. 集成电路设计包括逻辑设计、电路设计、版图设计和

工艺设计。通常有两种设计途径：正想设计和逆向设计。。I正向设计流程：⑴根据功能要求进行系统设计（画出框图）；⑵划分成子系统进行逻辑设计；⑶有逻辑图或功能块功能要求进行电路设计；⑷由电路图设计版图，根据电路及现有工艺条件，经模拟验证再绘制总图；⑸工艺设计，如原材料选择，设计工艺参数，工艺方案，确定工艺条件，工艺流程；II逆向设计：提取横向尺寸；提取纵向尺寸；测试产品的电学参数；26. 通常可把版图设计规则分成两种类型：第一“自由格

式”第二“规整格式”

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