微电子学概论复习(知识点总结)

第一章 绪论

1.画出集成电路设计与制造的主要流程框架。

2.集成电路分类情况如何？

答：

3.微电子学的特点是什么？

答：微电子学：电子学的一门分支学科

微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。

微电子学中的空间尺度通常是以微米(μm, 1μm ＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。

微电子学是信息领域的重要基础学科

微电子学是一门综合性很强的边缘学科

涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路BiCMOS BiMOS 型BiMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS 双极型单片集成电路按结构分类集成电路

机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科

微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向

微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等

第二章半导体物理和器件物理基础

1.什么是半导体？特点、常用半导体材料

答：什么是半导体？

金属：电导率106～104(W∙cm-1)，不含禁带；

半导体：电导率104~10-10(W∙cm-1)，含禁带；

绝缘体：电导率<10-10(W∙cm-1)，禁带较宽；

半导体的特点：

（1）电导率随温度上升而指数上升；

（2）杂质的种类和数量决定其电导率；

（3）可以实现非均匀掺杂；

（4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；

半导体有元素半导体，如：Si、Ge（锗）

化合物半导体，如：GaAs（砷化镓）、InP （磷化铟）

硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。

化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化镓)，InSb(锑化铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。

2.掺杂、施主/受主、P型/N型半导体

3.能带、导带、价带、禁带

4.半导体中的载流子、迁移率

5.PN结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，PN结击穿有几种

6.双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性

7.MOS晶体管基本结构、工作原理、I-V方程、三个工作区的特性

8.MOS晶体管分类

答：按载流子类型分：

•NMOS: 也称为N沟道，载流子为电子。

•PMOS: 也称为P沟道，载流子为空穴。

按导通类型分：

•增强（常闭）型：必须在栅上施加电压才能形成沟道。

•耗尽（常开）型：在零偏压下存在反型层导电沟道，必须在栅上施加偏压才能使沟道内载流子耗尽的器件。

四种MOS晶体管：N沟增强型；N沟耗尽型；P沟增强型；P沟耗尽型

第三章大规模集成电路基础（重点章节）

1．集成电路制造流程、特征尺寸

2．CMOS集成电路特点

3．MOS开关、CMOS传输门特性

4．CMOS反相器特性(电压传输特性、PMOS和NMOS工作区域)

5．CMOS组合逻辑：基本逻辑门

6．反相器、二输入与非、或非门

7．闩锁效应起因

第四章集成电路制造工艺（重点章节）

1．集成电路工艺主要分为哪几大类，每一类中包括哪些主要工艺，并简述各工艺的主要作用答：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、接触等制膜：制作各种材料的薄膜

⇨图形转换：

✍光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻

✍刻蚀：干法刻蚀、湿发刻蚀

⇨掺杂：

✍离子注入退火

✍扩散

⇨制膜：

✍氧化：干氧氧化、湿氧氧化等

✍CVD：APCVD、LPCVD、PECVD

✍PVD：蒸发、溅射

2．简述光刻的工艺过程

答：光刻工序：光刻胶的涂覆→前烘→爆光→显影→坚膜→刻蚀→去胶

3．二极管工艺流程图（11级掌握）、CMOS双阱工艺流程图（10级掌握）

第五章半导体材料

1．半导体材料基础

⏹材料的晶体结构：晶面和晶向

⏹晶体的缺陷

⏹晶体的掺杂

第六章集成电路设计（重点章节）

1. 层次化、结构化设计概念，集成电路设计设计层次

2．集成电路设计流程，三个设计步骤

⏹系统功能设计

⏹逻辑和电路设计

⏹版图设计

3．数字电路设计的流程

4．版图验证和检查包括哪些内容？

5．版图设计规则概念，为什么需要指定版图设计规则，版图设计规则主要内容以及表示方法。6．集成电路设计方法分类

全定制、半定制、PLD

7．标准单元/门阵列的概念，优点/缺点，设计流程

8．PLD设计方法的特点，FPGA/CPLD的概念

9．识别简单的版图