《半导体集成电路》考试题目及参考答案(DOC).doc

《半导体集成电路》是一门涉及电子工程核心领域的课程，主要研究微小尺度下电子器件的制造、性能和应用。以下是对该课程中涉及的一些关键知识点的详细解析： 1. **半导体集成电路**：半导体集成电路（Integrated Circuit, IC）是将多个电子元件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一个硅片上，实现特定功能的电子装置。这种技术显著缩小了设备体积，提高了性能和可靠性。 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）和特大规模集成电路（ULSI），对应的英文缩写分别是SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI。 3. **器件类型分类**：半导体集成电路分为双极型集成电路（BiCMOS、BJT）和单极型集成电路（MOSFET、CMOS）。 4. **功能分类**：根据电路功能或信号类型，集成电路可分模拟集成电路（处理连续变化的信号）和数字集成电路（处理离散信号，如逻辑门电路）。 5. **特征尺寸**：特征尺寸指的是集成电路中最小的几何结构尺寸，它直接影响电路的性能和集成度。随着特征尺寸减小，可以实现更高的集成度，但工艺难度也会增加。 6. **术语解释**： - 集成度：芯片上集成的电子元件数量。 - Wafer Size：晶圆的直径，决定了能在一个晶圆上制造的IC数量。 - Die Size：每个集成电路芯片的大小。 - 摩尔定律：由戈登·摩尔提出，预测集成电路上可容纳的晶体管数目大约每两年翻一番，反映了集成电路发展的速度。 7. **制造工艺**：涉及双极型晶体管、MOSFET和BiCMOS工艺。例如，NPN晶体管的制作需要选择合适的衬底材料，通过光刻步骤形成pn结。CMOS工艺则包括硅栅p阱和n阱的制造，而BiCMOS结合了双极和MOS的优点，但也面临工艺挑战。 8. **寄生效应**：集成双极晶体管和MOS晶体管的有源和无源寄生效应会影响器件性能，如阈值电压、输入输出特性等。闩锁效应（Latch-up）是MOS晶体管的一种现象，可能导致器件短路，消除方法包括优化设计和采用防闩锁结构。 9. **无源元件**：电阻器和电容器在集成电路中扮演重要角色。电阻器的基区扩散可以设计为方块电阻，而铜布线替代铝布线是因为铜具有更低的电阻率和更好的抗扩散能力。 10. **TTL电路**：TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种数字逻辑电路，涉及电压传输特性、门电路的工作状态等。例如，四管标准与非门的瞬态特性受最弱管子影响，而OC门通过内部开路输出解决了并联问题。 11. **MOS反相器**：MOS反相器基于MOSFET工作，涉及阈值电压、亚阈值特性、短沟道效应等。E/R反相器结合增强型和耗尽型MOSFET，通过优化电路结构和参数设计，可以实现理想的传输特性。 这些知识点涵盖了半导体集成电路的基础理论和实践应用，是理解和设计现代电子系统的关键。学习这些内容有助于深入理解集成电路设计的复杂性和挑战，以及如何通过创新技术持续推动电子科技的进步。