1、07 年微电子概论复试题1.什么是 N 型半导体？什么是 P 型半导体？如何获得？答：依靠导带电子导电的半导体叫 N 型半导体，主要通过掺诸如P、Sb 等施主杂质获得；依靠价带空穴导电的半导体叫 P 型半导体，主要通过掺诸如 B、In 等受主杂质获得；掺杂方式主要有扩散和离子注入两种；经杂质补偿半导体的导电类型取决于其掺杂浓度高者。2.简述晶体管的直流工作原理。答：根据晶体管的两个 PN 结的偏置情况晶体管可工作在正向放大、饱和、截止和反向放大模式。实际运用中主要是正向放大模式，此时发射结正偏，集电结反偏，以 NPN 晶体管为例说明载流子运动过程； 射区向基区注入电子；正偏的发射结上以多子扩散
2、为主，发射区向基区注入电子，基区向发射区注入空穴，电子流远大于空穴流； 基区中自由电子边扩散边复合。电子注入基区后成为非平衡少子，故存在载流子复合，但因基区很薄且不是重掺杂，所以大部分电子能到达集电结边缘； 集电区收集自由电子：由于集电结反偏，从而将基区扩散来的电子扫入集电区形成电子电流，另外还存在反向饱和电流，主要由集电区空穴组成，但很小，可以忽略。3.简述 MOS 场效应管的工作特性。答：以 N 沟增强型 MOS 为例，把 MOS 管的源漏和衬底接地，在栅极上加一足够高的正电压，从静电学的观点来看，这一正的栅极电压将要排斥栅下的 P 型衬底中的可动的空穴电荷而吸引电子。电子在表面聚集到一定
3、浓度时，栅下的 P 型层将变成 N 型层，即呈现反型。N 反型层与源漏两端的 N 型扩散层连通，就形成以电子为载流子的导电沟道。如果漏源之间有电位差，将有电流流过。而且外加在栅极上的正电压越高，沟道区的电子浓度也越高，导电情况也越好。如果加在栅极上的正电压比较小，不足以引起沟道区反型，则器件仍处在不导通状态。引起沟道区产生强表面反型的最小栅电压，称为阀值电压。 截止区：VGS 小于等于零，此时源漏之间的电流近似为零。 线性区：VGS 取一定的正电压，形成导电沟道。此时 IDS与 VDS成正比，对应曲线 OA 范围，即线性区。 过渡区：VDS 增大到一定程度时， ， 沟道变窄，沟道电阻增大，ID
4、S 随 VDS增加趋势变缓，对应曲线 BC范围。 饱和区：VDS 继续增大到一定值使沟道夹断，此时 VDS继续增大IDS基本保持不变，即达到饱和。 击穿区：如果 VDS再继续增加，使漏端 PN 结反偏电压过大，导致PN 结击穿，使 MOS 晶体管进入击穿区。4.CMOS 电路的基本版图共几层，都是哪几层？再描述一下 COMS 工艺流程。答:共有 7+1 层，分别是 N 阱注入光刻、场氧有源区光刻、多晶硅光刻、P +漏源区光刻、N +漏源区光刻、引线孔光刻、金属互连光刻、压焊点（钝化）光刻；主要工艺流程：N 阱生成、有源区的确定和场氧氧化、生长栅氧化层和生成多晶硅栅电极、形成 P 沟 MOS 晶
5、体管、形成 N 沟 MOS 晶体管、光刻引线接触孔、光刻金属互连线、光刻钝化空、后工序加工。5.专用集成电路的设计方法有哪些？它们有什么区别？设计方法 门阵列 门海阵列 PLA 标准单元法 积木块法 人工设计复杂程度 1 10 1 2 10 15从逻辑图到掩膜版所需时间1 月 1 月 1 月 1 月 3 月 1 年以上优 点 设计周期短集成度高 设计者周期短芯片设计灵活集成度高电路可复杂芯片价格低6.影响 Spice 软件精度的因素有哪些？答：Spice 模型由两部分组成：模型方程式和模型参数。Spice 模型的分析精度主要取决于电路中代表各种元器件特性的模型参数值的来源(即数据的精确性)，以
6、及模型方程式的适用范围。而模型方程式与各种不同的数字仿真器相结合时也可能会影响分析的精度。08 年微电子复试题1.半导体内部有哪几种电流？写出电流计算公式。答：主要分为扩散电流和漂移电流， 电子扩散电流： 空穴扩散电流： 电子漂移电流： 空穴漂移电流：总的电子电流：总的空穴电流：2.晶体管的基极宽度会影响那些参数？为什么？答：影响电流增益，定性分析 Wb 越小，基区输运系数越大，从而电流增益越大；影响基区穿通电压，Wb 越小，越容易发生基区穿通现象；影响特征频率 fT，Wb 越小，基区渡越时间越小，从而可提高特征频率；影响基区串联电阻 Rb，Wb 越小，基区串联电阻Rb 越大，另外宽基区晶体管
7、不易引起电流集边效应。3.经过那些工艺流程可以实现选择“掺杂”？写出工艺流程。答：掺杂主要有两种方法，即热扩散和离子注入； 热扩散：高温环境下，由于热运动杂质原子运动到半导体内部形成一定的分布。主要有两步工艺，即预淀积（恒定表面源扩散）和再分布（有限表面源扩散） ；通过在硅表面生成氧化层再进行光刻形成掩蔽膜后可以对特定区域进行掺杂。 离子注入：将带电的、经过强电场加速具有高能量的杂质离子射入到半导体基片中，再经退火使杂质激活，在半导体内部形成一定的杂质分布。主要过程为：离子源产生注入离子经初聚焦系统聚成离子束射向磁分析器，筛选出所需离子经加速器获得高能量，通过偏束板使带电离子打向靶室的样片上，
8、完成离子注入。对特定区域进行离子注入方式掺杂可以加掩蔽膜也可以不加掩蔽膜。4.双极 IC 和 MOS IC 的隔离有何不同？答：双极 IC 隔离：a.PN 结隔离，分为标准 PN 结隔离，PN 结对通隔离和集电极扩散隔离；b.介质-PN 结混合隔离，主要是等平面氧化隔离；c.介质隔离，有标准 SiO2-多晶硅介质隔离和正沟槽介质隔离；MOS IC 隔离：a.自隔离，由于 MOS 源漏与衬底导电类型不同，所以本身就是被 PN 结隔离；b.由于标准场氧化隔离容易使寄生场效应晶体管开启，所以通常采用局部氧化工艺（LOCOS） ，有两种改进工艺:侧墙掩蔽的隔离工艺和浅槽隔离。5.ROM 有哪些编程结构
9、？各有和特点？答：掩膜编程 ROM：封装密度高，其中的信息在制造时厂家写入，只能读取，不能改变；可编程 ROM（PROM）：可由用户写入信息，但只能写入一次；可擦除可编程 ROM（EPROM）：其中的信息可以进行多次擦除和改写，紫外线擦除，电写入新信息；电改写ROM(EAROM)和电可擦除可编程 ROM(E2PROM):均可电擦除和电写入，前者逐单元完成擦除，后者所有单元同时擦除。09 年微电子复试题1.PN 结的寄生电容有几种，形成机理，对 PN 结的工作特性及使用的影响？答：有两种势垒电容：随着 PN 结外加电压的变化，势垒区得宽度会发生变化，从而出现了载流子电荷在势垒区的存入和取出，相当
10、于一个电容的充放电；扩散电容：PN 结两侧的扩散区中，由于电中性要求，其中存储的正负电荷的数量会随外加电压发生变化，相当于一种电容效应，称之为扩散电容。一般情况下，PN 结电容等于两者之和，正偏时扩散电容为主，反偏时势垒电容为主。PN 结电容会影响其高频特性（fT） 、开关（速度）特性。2.什么是基区宽变效应，基区宽变效应受哪些因素影响？15答：基区宽变效应：由于外加电压的变化使有效基区宽度发生变化的现象，又称厄利效应。要提高厄利电压，减小基区宽变效应的影响，应增大基区宽度，使基区宽变的相对影响变小。另外如果提高基区掺杂浓度，则对于一定的 Vce，集电结耗尽层变化较小，也可以减小基区宽变效应的
11、影响，提高厄利电压。但是这两条措施均与增大电流增益的要求冲突，应该综合考虑。3.CMOS 集成电路设计中，电流受哪些因素影响？15答：主要就是宽长比，电源电压，工艺参数，寄生参数这些4.CMOS 集成电路版图设计中，什么是有比例设计和无比例设计，对电学参数有哪些影响？15答：用电路分别实现二输入与非门：两个 N 管为串联，两个 P 管为并联；假设电路开关特性要求对称，即：上升时间 Tr 等于下降时间Tf ， 则版图结构是不对称的,通常称为有比例的版图设计。这就要求 NMOS 与 PMOS 的 W/L 成一定比例，从而影响其沟道电阻和源漏电流。5.画出集成双极晶体管和集成 MOSFET 的纵向剖
12、面图，并说明它们的工作原理的区别？20答：6.对门电路而言，高低电平噪声容限受哪些因素影响？20答：电源电压，器件参数（宽长比、氧化层厚度） ，电压摆幅当（开关阈值）处在电压摆幅的中点附近时，低电平噪声容限和高mV电容噪声容限具有相同的值。若希望使噪声容限最大并得到对称的特性，可以使 PMOS 部分比 NMOS 部分宽以均衡晶体管的驱动强度。增益越大，噪声容限越大，当增益为无穷大时，噪声容限横跨整个电压摆幅。适当提高电源电压也可以提高噪声容限，但这在TTL 电路中不可行。另外，噪声容限也与输入模式有关。5.在双极集成电路制造中，为什么要采用外延和埋层工艺？答：外延：外延生长时控制气相反应中的杂
13、质可以方便地形成不同导电类型、不同杂质浓度且杂质分布陡峭的外延层，满足某些特殊器件对材料结构和杂质分布的特殊要求。可以提高集电结击穿电压，而且比较好地解决了双极集成电路中的隔离问题。埋层：减小集电区串联电阻，改善其频率特性。6.什么是共价键( 有什么特点) 答：共价键即共用电子对，是依靠共有自旋相反的配对的价电子所形成的结合力。共价键具有方向性和饱和性。共价键方向具有四面体对称的特点，键角为 。821098. 集成电路的分类。答：按电路功能分：数字集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路；按电路结构分类：半导体集成电路、混合集成电路；按有源器件结构和工艺分：双极型集成电路、MOS 集成电路、B
14、iMOS 集成电路；按电路规模分：SSI、 MSI、LSI、VLSI、ULSI、GSI ；9. 什么是线性电源答：线性电源是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压10.CAD 的含义及其作用。答：CAD：即计算机辅助设计，在大部分集成电路设计中，需要由人为主导，同时需借助于计算机帮助人工迅速而准确地完成设计任务。作用及优点：减轻人工劳动， 缩短设计周期；保证设计的正确性；提高设计质量、节省设计费用；是 VLSI 设计中不可缺少的工具；促进集成化技术的普及。 CMOS 反相器
15、版图短沟道效应：沟道长度减小到一定程度后出现的一系列二级物理效应，如阈值电压的变化。摩尔定律：每隔 3 年，特征尺寸缩小 30%，集成度（每个芯片上集成的晶体管和元件的数目）提高 4 倍。沟道长度调制效应：当 MOSFET 进入饱和区时有效沟道长度随漏源电压的变化而变化，从而漏电流略有增加。“掺杂”:在半导体中加入微量的其他元素的原子,可以改变半导体的导电能力和导电类型。厄利电压：反向延长晶体管的 I-V 特性曲线与电压轴交点的电压的绝对值。这是因为基区宽变效应导致 随 Vce 增大而增大，Ic 随之增大。平带电压：它表示由于栅极材料和衬底材料间的功函数差以及栅氧化层中固定正电荷的影响而引起的电压偏移。
