微電子學(xué)概論復(fù)習(xí)(知識點總結(jié))

1、第一章緒論1畫出集成電路設(shè)計與制造的主要流程框架。SSI集成電VLSIULSIGSI3微電子學(xué)的特點是什么？答：微電子學(xué)：電子學(xué)的一門分支學(xué)科微電子學(xué)以實現(xiàn)電路和系統(tǒng)的集成為目的，故實用性極強。微電子學(xué)中的空間尺度通常是以微米(m, 1Jm= 106m)和納米(nm, 1nm = 10-9m)為單位的。微電子學(xué)是信息領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)學(xué)科微電子學(xué)是一門綜合性很強的邊緣學(xué)科涉及了固體物理學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)、材料科學(xué)、電子線路、信號處理、計算按功能分?jǐn)?shù)字電邏輯電邏輯電，類擬電數(shù)字模按應(yīng)用領(lǐng)域分類擬混合電路MS I雙極型按結(jié)構(gòu)混合集成電路電路2集成電路分類情況P MOSBiMOS 型 d電

2、厚膜混合集成薄膜混合集成單片集成分丿類路 OS 型 NMOS CMOSBiMOSBiCMOS機輔助設(shè)計、測試與加工、圖論、化學(xué)等多個學(xué)科微電子學(xué)是一門發(fā)展極為迅速的學(xué)科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微電子學(xué)發(fā)展 的方向微電子學(xué)的滲透性極強，它可以是與其他學(xué)科結(jié)合而誕生出一系列新的交叉學(xué)科，例如微機電系統(tǒng)（MEMS）、生物芯片等第二章半導(dǎo)體物理和器件物理基礎(chǔ)1什么是半導(dǎo)體？特點、常用半導(dǎo)體材料答：什么是半導(dǎo)體？金屬：電導(dǎo)率 106104（W?cm-1），不含禁帶；半導(dǎo)體：電導(dǎo)率 10410-1（W?cm-1），含禁帶；絕緣體：電導(dǎo)率1O-10（W?cm-1），禁帶較寬；半導(dǎo)體的特點：（1

3、）電導(dǎo)率隨溫度上升而指數(shù)上升；（2）雜質(zhì)的種類和數(shù)量決定其電導(dǎo)率；（3）可以實現(xiàn)非均勻摻雜；（4） 光輻照、高能電子注入、電場和磁場等影響其電導(dǎo)率；半導(dǎo)體有元素半導(dǎo)體，如：Si、Ge （鍺）化合物半導(dǎo)體，如：GaAs （砷化鎵）、InP （磷化銦）硅：地球上含量最豐富的元素之一，微電子產(chǎn)業(yè)用量最大、也是最重要的半導(dǎo)體材料。硅（原子序數(shù) 14）的物理化學(xué)性質(zhì)主要由最外層四個電子（稱為價電子）決定。每個硅原子近鄰有四個硅原子，每兩個相鄰原子之間有一對電子，它們與兩個原子核都有吸引作用，稱為共價鍵。化合物半導(dǎo)體：III 族元素和 V 族構(gòu)成的 III-V 族化合物，如，GaAs（砷化鎵）,InSb（

4、銻化銦）, GaP（磷化鎵）,InP（磷化銦）等，廣泛用于光電器件、半導(dǎo)體激光器和微波器件。2摻雜、施主/受主、P 型/N 型半導(dǎo)體3能帶、導(dǎo)帶、價帶、禁帶4半導(dǎo)體中的載流子、遷移率5.PN 結(jié)，為什么會單向?qū)щ?，正向特性、反向特性，PN 結(jié)擊穿有幾種6雙極晶體管工作原理，基本結(jié)構(gòu)，直流特性7. M0S 晶體管基本結(jié)構(gòu)、工作原理、I-V 方程、三個工作區(qū)的特性8. M0S 晶體管分類答：按載流子類型分：? NMOS:也稱為 N 溝道，載流子為電子。? PMOS:也稱為 P 溝道，載流子為空穴。按導(dǎo)通類型分：? 增強（常閉）型：必須在柵上施加電壓才能形成溝道。? 耗盡（常開）型：在零偏壓下存在反

5、型層導(dǎo)電溝道，必須在柵上施加偏壓才能使溝道內(nèi)載流子耗盡的器件。四種 MOS 晶體管：N 溝增強型；N 溝耗盡型；P 溝增強型；P 溝耗盡型第三章大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)（重點章節(jié)）1.集成電路制造流程、特征尺寸2.CMOS 集成電路特點3. MOS 開關(guān)、CMOS 傳輸門特性4. CMOS 反相器特性（電壓傳輸特性、PMOS 和 NMOS 工作區(qū)域）5.CMOS 組合邏輯：基本邏輯門6.反相器、二輸入與非、或非門7.閂鎖效應(yīng)起因第四章集成電路制造工藝（重點章節(jié)）1.集成電路工藝主要分為哪幾大類，每一類中包括哪些主要工藝，并簡述各工藝的主要作用答：圖形轉(zhuǎn)換：將設(shè)計在掩膜版（類似于照相底片）上的圖形轉(zhuǎn)移

6、到半導(dǎo)體單晶片上摻雜：根據(jù)設(shè)計的需要，將各種雜質(zhì)摻雜在需要的位置上，形成晶體管、接觸等制膜：制作各種材料的薄膜圖形轉(zhuǎn)換：光刻：接觸光刻、接近光刻、投影光刻、電子束光刻刻蝕：干法刻蝕、濕發(fā)刻蝕摻雜：離子注入退火擴散制膜：氧化：干氧氧化、濕氧氧化等CVD: APCVD、LPCVD、PECVDPVD :蒸發(fā)、濺射2.簡述光刻的工藝過程答：光刻工序：光刻膠的涂覆T前烘T爆光T顯影T堅膜T刻蝕T去膠3.二極管工藝流程圖（11 級掌握）、CMOS 雙阱工藝流程圖（10 級掌握）第五章半導(dǎo)體材料1 .半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)材料的晶體結(jié)構(gòu)：晶面和晶向晶體的缺陷晶體的摻雜第六章集成電路設(shè)計（重點章節(jié)）1.層次化、結(jié)構(gòu)化

7、設(shè)計概念，集成電路設(shè)計設(shè)計層次2.集成電路設(shè)計流程，三個設(shè)計步驟系統(tǒng)功能設(shè)計邏輯和電路設(shè)計版圖設(shè)計3.數(shù)字電路設(shè)計的流程4.版圖驗證和檢查包括哪些內(nèi)容？5.版圖設(shè)計規(guī)則概念，為什么需要指定版圖設(shè)計規(guī)則，版圖設(shè)計規(guī)則主要內(nèi)容以及表示方法。6.集成電路設(shè)計方法分類全定制、半定制、 PLD7.標(biāo)準(zhǔn)單元/門陣列的概念，優(yōu)點/缺點，設(shè)計流程8 . PLD 設(shè)計方法的特點，F(xiàn)PGA/CPLD 的概念9.識別簡單的版圖10.分析簡單的組合電路邏輯第七章 集成電路設(shè)計的EDA系統(tǒng)（重點章節(jié)）1 . VHDL 語言的用途 答：VHDL 的作用VHDL 是一門設(shè)計輸入語言；設(shè)計描述VHDL 是一門仿真模型語言；建

8、模VHDL 是一門測試語言；設(shè)計驗證VHDL 是一門網(wǎng)表語言；設(shè)計交換VHDL 可以作為文檔語言；設(shè)計合同VHDL 是一門標(biāo)準(zhǔn)語言，與 EDA 工具無關(guān)，與工藝無關(guān)；2.VHDL 設(shè)計要素：實體、結(jié)構(gòu)體、配置、程序包和庫，各自的概念和作用3.VHDL 描述電路的風(fēng)格答：結(jié)構(gòu)體對電路描述的方式：結(jié)構(gòu)描述：描述電路由哪些模塊、如何連接構(gòu)成的；數(shù)據(jù)流描述：使用 VHDL 內(nèi)建的運算符描述電路的輸入輸出關(guān)系； 行為描述：使用進(jìn)程語句，描述電路的行為或者算法；4.信號、變量的區(qū)別5.什么是進(jìn)程語句6.什么是綜合？綜合過程有幾個步驟。答：綜合是從設(shè)計的高層次向低層次轉(zhuǎn)換的過程，是一種自動設(shè)計的過程，一種專

9、家系統(tǒng)。 綜合過程：1. 設(shè)計描述2. 設(shè)計編譯3. 邏輯化簡和優(yōu)化：完成邏輯結(jié)構(gòu)的生成與優(yōu)化，滿足系統(tǒng)邏輯功能的要求。4. 利用給定的邏輯單元庫進(jìn)行工藝映射，對生成的邏輯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行元件配置，進(jìn)而估算速度、面積、功耗，進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化5. 得到邏輯網(wǎng)表7.什么是電路模擬？其在 IC 設(shè)計中的作用答：電路模擬：根據(jù)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)將電路問題轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方程并求解， 根據(jù)計算結(jié)果檢驗電路設(shè)計的正確性模擬對象：元件優(yōu)點：不需實際元件、可作各種模擬甚至破壞性模擬在集成電路設(shè)計中起的作用：版圖設(shè)計前的電路設(shè)計，保證電路正確（包括電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)）有單元庫支持：單元事先經(jīng)過電路模擬無單元

10、庫支持的全定制設(shè)計：由底向上，首先對單元門電路進(jìn)行電路設(shè)計、電路模 擬，依此進(jìn)行版圖設(shè)計，直至整個電路后仿真：考慮了寄生參數(shù)，由電路模擬預(yù)測電路性能典型軟件：SPICE、HSPICE& SPICE 主要可以完成哪些主要的電路分析答：直流分析：典型的是求解直流轉(zhuǎn)移特性（.DC），輸入加掃描電壓或電流，求輸出和其他節(jié)點（元件連接處）電壓或支路電流；還有 .TF、.OP、.SENSE交流分析（.AC）:以頻率為變量，在不同的頻率上求出穩(wěn)態(tài)下輸出和其他節(jié)點電壓或支路電流的幅值和相位。噪聲分析和失真分析瞬態(tài)分析（.TRAN）:以時間為變量，輸入加隨時間變化的信號，計算輸出和其節(jié)點電壓或支路電流的

11、瞬態(tài)值。溫度特性分析（.TEMP）:不同溫度下進(jìn)行上述分析，求出電路的溫度特性9.會識別簡單的 SPICE 網(wǎng)表文件（書），能看懂簡單的 VHDL 語言描述的電路（書）。10.SPICE 主要可以完成哪些主要的電路分析答：直流分析：典型的是求解直流轉(zhuǎn)移特性（.DC），輸入加掃描電壓或電流，求輸出和其他節(jié)點（元件連接處）電壓或支路電流；還有 .TF、.OP、.SENSE交流分析（.AC）:以頻率為變量，在不同的頻率上求出穩(wěn)態(tài)下輸出和其他節(jié)點電壓或支路電流的 幅值和相位。噪聲分析和失真分析瞬態(tài)分析（.TRAN）:以時間為變量，輸入加隨時間變化的信號，計算輸出和其節(jié)點電壓或支路電流的瞬態(tài)值。溫度特性分析（.TEMP）:不同溫度下進(jìn)行