(整理)集成电路基本概念.

IC集成电路基本概念

1. 根据工艺和结构的不同，可将IC分为哪几类？

根据工艺和结构的不同，可将IC分为三类：

①半导体IC或称单片（Monolithic）IC，②膜IC，又可分为两种：厚膜电路，薄膜电路；③混合IC（Hybrid IC）

按器件结构类型分类：双极集成电路，金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路。

2. 用哪些技术指标描述集成电路工艺技术水平？

描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标：集成度，特征尺寸，芯片面积，晶片直径，封装。

3. 为什么数字IC和模拟IC划分集成电路规模的标准不同？

因为数字IC中重复单元很多，而模拟IC中基本无重复单元。

4. 集成电路是哪一年由谁发明的？哪一种获得Nobel物理奖？

1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果。获得2000年Nobel物理奖。

5. 为什么实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和/或通讯机，它们的基础都是微电子？

因为其核心部件是集成电路。几乎所有的传统产业与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春。电子装备更新换代都基于微电子技术的进步，其灵巧（Smart）的程度都依赖于集成电路芯片的“智慧”程度和使用程度。

6. 采用哪些途径来提高集成度？

提高微细加工技术；芯片面积扩大；晶圆大直径化；简化电路结构7. 21世纪硅微电子芯片将沿着哪些方向继续向前发展？

1)特征尺寸继续等比例缩小，沿着Moore定律继续高速发展；

2)片上芯片（SOC）：微电子由集成电路向集成系统（IS）发展；

3)赋予微电子芯片更多的“灵气” ：微机械电子系统（MEMS）和微光电机系统（MOEMS），生物芯片（biochip）；

4)硅基的量子器件和纳米器件。

8. 对如下英文单词或缩写给出简要解释：

IC集成电路(Integrated Circuit，IC)

SSI小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)

MSI中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)

LSI大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)

VLSI超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)

ULSI特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)

GSI巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）

Wafer晶圆片，Foundry 标准工艺加工厂或称代客加工厂

IDM 集成器件制造商(IDM—Integrated Device Manufactory Co.),

IP core 知识产权核，fabless co. 无生产线公司（集成电路设计公司），chipless co. 无芯片公司（开发知识产权核公司），mp 微处理机，DSP 数字信号处理，E2PROM 电可擦除可编程唯读存储器，Flash快闪存储器，A/D 模数转换，D/A 数模转换，SOI 绝缘衬底的硅薄膜(Silicon

on Insulator)，SOS 兰宝石衬底外延硅结构(SOS-Silicon on Sapphire 结构)

第1章 IC工艺

1. 硅集成电路制造工艺主要由哪几个工序组成？

1) 图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上；2) 掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等；3) 制膜：制作各种材料的薄膜2. 制版的目的是什么？图形发生器（PG-pattern generator）是做什么用的设备？

制版是通过图形发生器完成图形的缩小和重复。在设计完成集成电路的版图以后，设计者得到的是一组标准的制版数据，将这组数据传送给图形发生器(一种制版设备)，图形发生器（PG-pattern generator）根据数据，将设计的版图结果分层的转移到掩模版上(掩模版为涂有感光材料的优质玻璃板)，这个过程叫初缩。

3. 图形转换工序由哪些步骤组成？

光刻与刻蚀工艺

4. 为什么说光刻（含刻蚀）是加工集成电路微图形结构的关键工艺技术？光刻工艺包括哪些步骤？

光刻是加工集成电路微图形结构的关键工艺技术，通常，光刻次数越

多，就意味着工艺越复杂。另—方面，光刻所能加工的线条越细，意味着工艺线水平越高。光刻工艺是完成在整个硅片上进行开窗的工作。过程如下：

1) 打底膜（HMDS粘附促进剂，六甲基乙硅烷(HMDS)），2)涂光刻胶，3) 前烘，4)对版曝光，5)显影，6)坚膜， 7)刻蚀：采用干法刻蚀（Dry Etching），8)去胶：化学方法及干法去胶。

5. 说明光刻三要素的含义。

光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机

6. 正性胶(光致分解)和负性胶(光致聚合)各有什么特点？在VLSI工艺中通常使用那种光刻胶？AZ-1350 系列是正胶还是负胶？

正胶：曝光后可溶，负胶：曝光后不可溶。

正胶的主要优点是分辨率高，在VLSI工艺中通常使用正胶。AZ-1350 系列是正胶。

光刻胶-photoresist; 正胶和负胶：positive and negative; 掩膜版-photomask; 光刻机-lithography machine

7.常见的光刻方法有哪几种？接触与接近式光学曝光技术各有什么优缺点？

1)接触式光刻：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。

2)接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10～25mm)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低

3)投影式曝光Stepper：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的曝光方法，目前用的最多的曝光方式

8. 说明图形刻蚀技术的种类与作用。

湿法刻蚀：利用液态化学试剂或溶液通过化学反应进行刻蚀的方法干法刻蚀：主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原子基团等)与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的

9. 掺杂工艺有几种？为了在N型衬底上获得P型区，需掺何种杂质？为了在P型衬底上获得N型区，需掺何种杂质？热扩散与离子注入工艺各有什么优缺点？

掺杂工艺分为热扩散法掺杂和离子注入法掺杂。为了在N型衬底上获得P型区，需掺Ⅲ价元素硼杂质。为了在P型衬底上获得N型区，需掺Ⅴ价元素磷、砷杂质。所谓热扩散掺杂就是利用原子在高温下的扩散运动，使杂质原子从浓度很高的杂质源向硅中扩散并形成一定的分布。工艺相对简单，但掺杂浓度控制精确度差、位置准确度也差。离子注入是将具有很高能量的杂质离子射入半导体衬底中的掺杂技术，掺杂深度由注入杂质离子的能量和质量决定，掺杂浓度由注入杂质离子的数目(剂量)决定。

离子注入技术以其掺杂浓度控制精确、位置准确等优点，正在取代热扩散掺杂技术，成为VLSI工艺流程中掺杂的主要技术。但需昂贵的设备和退火工艺。由于高能粒子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤。为恢复晶格损伤，在离子注入后要进行退火处理，根据注入的杂质数量不同，退火温度在450℃~950℃之间，掺杂浓度大则退火温度高，反之则低。在退火的同时，掺入的杂质同时向硅体内进行再分布，