重理工 集成电路设计原理思考题、作业、提问答案大全

重理工集成电路设计原理思考题、作业、提问答案大全

1-1思考题

典型PN结隔离工艺与分立器件NPN管制造工艺有什么不同（增加了哪些主1-1-1.1-1-1.典型典型PNPN结隔离工艺与分立器件结隔离工艺与分立器件NPNNPN管制造工艺有什么不同管制造工艺有什么不同（

）要工序要工序）？

增加工序的的目的是什么？

答：分立器件NPN管制造工艺：外延→一氧→一次光刻→B掺杂→二氧→二次光刻

→P掺杂→三氧→三次光刻→金属化→四次光刻。

典型PN结隔离工艺：氧化→埋层光刻→埋层扩散→外延→二氧→隔离光刻→

隔离扩散、推进（氧化）→基区光刻→基区扩散、再分

布（氧化）→发射区光刻→发射区扩散、氧化→引线孔

光刻→淀积金属→反刻金属→淀积钝化层→光刻压焊

点→合金化及后工序。

增加的主要工序：埋层的光刻及扩散、隔离墙的光刻及扩散。

目的：埋层：1、减小串联电阻；2、减小寄生PNP晶体管的影响。

隔离墙：将N型外延层隔离成若干个“岛”，并且岛与岛间形成

两个背

靠背的反偏二极管，从而实现PN结隔离。

管的电极是如何引出的？集电极引出有什么特殊要求？

1-1-2.NPN1-1-2.NPN管的电极是如何引出的？集电极引出有什么特殊要求？

答：集成电路中的各个电极均从上表面引出。要求：形成欧姆接触电极：金属与

参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触（金半接触势垒二极管）。因此，外延层电极引出处应增加浓扩散。

典型PN结隔离工艺中隔离扩散为什么放在基区扩散之前而不放在基区扩1-1-3.1-1-3.典型典型PNPN结隔离工艺中隔离扩散为什么放在基区扩散之前而不放在基区扩散或发射区扩散之后？

答：由于隔离扩散深度较深，基区扩散深度相对较浅。放在基区扩散之前，以防

后工序对隔离扩散区产生影响。1-1作业

典型PN结隔离工艺中器件之间是如何实现隔离的？1-1-1.1-1-1.典型典型PNPN结隔离工艺中器件之间是如何实现隔离的？

答：在N型外延层中进行隔离扩散，并且扩穿外延层，与P型衬底连通，从而将N

型外延层划分为若干个“岛”；同时，将隔离区接最低电位，使岛与岛之间形成两个背靠背的反偏二极管，从而岛与岛互不干涉、互不影响。通过以上两点实现了器件间的隔离。

1-1-2.设典型PN结隔离工艺允许的最小线宽、外延层的厚度和各相关图形间的设典型PNPN结隔离工艺允许的最小线宽结隔离工艺允许的最小线宽、

W，NPN晶体管图形和剖面结构图，W为1μm和间距都为间距都为W画出最小面积画出最小面积NPNNPN晶体管图形和剖面结构图晶体管图形和剖面结构图，并分别估算并分别估算W μm时，在1cm2的芯片面积上可以制作多少各这种相互隔离的最小面积晶体0.50.5μ时，在1cm21cm2的芯片面积上可以制作多少各这种相互隔离的最小面积晶体管。

答：

9W，宽为5W，面积min为45W2。长为长为9W9W，宽为，宽为5W5W，面积，面积minmin为

计算略。2

1-2思考题

在N阱硅栅CMOS基本工艺中做连线有源区和多晶硅可否交叉通过？1-2-1.1-2-1.在阱硅栅CMOSCMOS基本工艺中做连线有源区和多晶硅可否交叉通过？

答：不可以交叉通过。如果是多晶硅与有源区交叉，尚可利用硅栅自对准来注入

有源区，有源区被多晶硅分隔成两个不相连通的有源区，符合工艺要求。但

是，如果做金属连线有源区和多晶硅交叉，会引起金属线正下方

亦有杂质注入，即两个本来分隔的有源区连通起来了，形成不了源区、漏区、沟道区，不符合工艺要求。

CMOS基本工艺中有源区包括哪些区域，是如何刻蚀出来的？

1-2-2.在N阱硅栅阱硅栅CMOSCMOS基本工艺中有源区包括哪些区域，是如何刻蚀出来的？

答：有源区包括：1，没有场区氧化层的区域；2，没有多晶硅氧化层的区域；3，

没有表面光刻胶层的区域。（源区、漏区、沟道区、欧姆接触

区）

如何刻蚀出来：首先通过光刻场区、场区氧化、去氮化硅，确定场区氧化层

的分布位置；再通过栅氧化、淀积多晶硅和反刻多晶硅，确

定N+多晶硅的分布位置；最后通过光刻有源区，从而最终确

定有源区位置。

集成MOS管的衬底电极与分立MOS器件的有何不同？引出时要注意什么？1-2-3.1-2-3.集成集成MOSMOS管的衬底电极与分立管的

衬底电极与分立MOSMOS器件的有何不同？引出时要注意什么？答：不同点：集成MOS管的衬底电极都从上表面引出。而分立MOS器件衬底电极从下表面引出。

注意点：由于P-Sub和N阱的掺杂浓度都较低，为了避免整流接触，电极引出处必须有浓掺杂区，尽量形成欧姆接触。1-2作业阱硅栅CMOS基本工艺中的有源区包括哪些区域？

1-2-1.N1-2-1.N阱硅栅阱硅栅CMOSCMOS基本工艺中的有源区包括哪些区域？

答：在N阱硅栅CMOS基本工艺中有源区包括源区（S）、漏区（D）、沟道区（G）、

欧姆接触区。

形成MOS管源漏区需要哪些光刻掩膜版？源漏区注入时有哪些介质做掩1-2-2.1-2-2.形成形成MOSMOS管源漏区需要哪些光刻掩膜版？源漏区注入时有哪些介质做掩蔽层？

答：需要的掩膜版：N-阱光刻掩膜版、场区光刻掩膜版、多晶硅反刻掩膜版、Pplus

光刻掩膜版、Nplus光刻掩膜版。

掩蔽层介质：场区氧化层、多晶硅氧化层、表面光刻胶层。

1-2-3.场区注入和局部氧化有哪些作用？1-2-3.场区注入和局部

氧化有哪些作用？

答：场区注入：提高P型场区开启电压，既有利于减小表面场区氧化层台阶，场

区氧化层可以适当减薄，又有利于抑制闩锁效应。

局部氧化：1.提高场区阈值电压，防止寄生MOS管开启；2.场区氧化层一

部分在硅衬底表面之下，使得高出表面部分的氧化层台阶变小，提高了金属布线的可靠性。1-3作业

设计1.3.1中给出的以N阱CMOS工艺为基础的BICMOS工艺流