《半导体集成电路》考试题目涉及了半导体集成电路的基本概念、制造工艺、晶体管及其寄生效应、无源元件、TTL电路和MOS反相器等多个重要知识点。以下是对这些知识点的详细解析:
1. 半导体集成电路: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,实现特定电路功能的装置,英文缩写为IC。
2. 集成度分类:根据集成度可分为小规模集成(SSI)、中规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)、超大规模集成(VLSI)和极大规模集成(ULSI)。
3. 器件类型分类:半导体集成电路分为双极型集成电路(BJT)和金属-氧化物-半导体场效应晶体管集成电路(MOSFET)。
4. 功能分类:按电路功能或信号类型,可分为模拟集成电路和数字集成电路。
5. 特征尺寸:是集成电路中最小的几何尺寸,如晶体管的栅极长度,它直接影响到集成电路的性能和制造成本。
6. 集成度、wafer size、die size、摩尔定律:集成度是指单位面积上集成的元件数量;wafer size指硅晶圆的直径;die size是单个集成电路芯片的尺寸;摩尔定律预测每18-24个月,集成电路上可容纳的晶体管数目会翻倍,性能相应提升。
7. 集成电路制造工艺:涉及晶体管制造,如四层三结的双极型晶体管的结构、衬底材料的选择、光刻步骤等,以及BiCMOS工艺的优缺点。
8. 晶体管及其寄生效应:集成双极晶体管和MOS晶体管的有源和无源寄生效应,如闩锁效应(Latch-up),以及消除和解决方法。
9. 无源元件:包括电阻、电容等,讨论了基区薄层电阻的修正和铜布线取代铝布线的原因。
10. TTL电路:主要介绍了TTL逻辑门的电压传输特性、工作状态、瞬态延迟时间等相关参数,以及TTL门电路的优化设计。
11. MOS反相器:涉及到阈值电压公式、亚阈值特性、短沟道效应、衬偏效应、沟道长度调制效应等,以及E/R反相器的工作原理和设计问题。
通过以上解析,我们可以看到《半导体集成电路》涵盖了从基础理论到实际应用的广泛内容,是理解和掌握现代电子技术的关键。学习这些知识点有助于深入理解集成电路的设计、制造和优化过程,对于电子工程师和技术人员来说至关重要。