集成电路版图设计考试题目.pdf

一、 选择题一、 选择题 1、集成电路版图设计师共设 4 个等级，分别是_版图设计员版图设计员_、_助理版图设计师_、_ 版图设计师版图设计师_、_高级版图设计师高级版图设计师_。 2、元素周期表中一些元素（如硅锗）的电学特性介于金属与非金属之间，叫_半导体半导体_。 3、标准双极工艺基区方块电阻的典型范围为_100 200 /_。 4、发射区电阻必须置于适合的隔离岛中，通常的做法是发射区电阻制作在基区扩散内，基 区扩散又制作在一个_N 阱阱_内。 5、在零偏压下，这种电容能提供较大的单位面积电容（典型值为 0.8fF/um2）,但这种电容 会随着反偏电压的增大而逐渐_减小减小_。 6、使用高介电常数的电介质，利用相对较小的区域制作_大电容器大电容器_。 7、结电容通常作在隔离岛内，隔离岛必须制作接触以确保集电结_反偏反偏_，该接触也是的 集电结和发射结并联，从而增大了总电容。 8、品质因数的一般性原则寄生效应越小，Q_越大越大_。 9、 集电极开路时发射结击穿电压表示为 VEBO。 对于标准双极型工艺制造的 NPN 晶体管， VEBO 大约 _7V_左右。 10、当 NPN 晶体管的发射结和集电结都处于正偏时就会进入_饱和工作饱和工作_状态。 11、 发射结齐纳二极管的发射区通常为圆形或椭圆形。 采用圆形是为了防止发射区拐角处的 _电场增强电场增强_。 12、使用 N 型外延层，必须加入深的轻掺杂 P 型扩散区用于制作 _NMOS_ 晶体管 13、MOS 晶体管是_4_端器件。 14、器件的几何图形加工精确的介质物理学对图像的大小和_层次层次_ 15、集成电路版图设计步骤：_线路图线路图_、_版图版图_、_DRC_、_LVS_ 16、LayOut 的含义是指：_版图版图_ 17、集成电阻通常由扩散或者沉淀层形成，通常可以用厚层一定的薄膜作为模型，因此习惯 上把电阻率和厚度合成一个单位，称为_方块电阻方块电阻_。 18、由于其较小的方块电阻，发射区是唯一适合于制作较小电阻（0.5 100）的区域。对 于发射区电子可以忽略_电压调制电压调制_和_电导调制效应电导调制效应_。 19、在模拟 BICMOS 工艺中，发射区电阻可以直接置入_P 型型_外延层内。 20、电容的标准单位为_法拉法拉_。 21、_多晶硅栅多晶硅栅_可以用作多晶硅-多晶硅电容的下电极。 22、单位面积电容与相对介电常数(电介常熟) 成_正比正比_关系 23、流过导体的电流会在导体周围产生_磁场磁场_。 24、发射结和集电结的击穿决定了一个双极型晶体管的_最大工作电压最大工作电压_。 25、发射极开路时集电极的击穿电压表示为 VCBO，绝大多数晶体管的集电区和基区都是 _轻掺杂轻掺杂_的。 26、二极管连接形式的晶体管可以作为一个很方便的基准_电压源电压源_。 27、使用 P 型外延层，必须加入深的轻掺杂 N 型扩散区用于制作 PMOS 晶体管。 28、MOS 晶体管是一种_电压电压_控制器件 29、根据版图设计规则中的_poly_器件的最少沟道长度。 30、电路图与布局结果对比是_LVS_。 二、填空题二、填空题 1、集成电路版图设计按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分：有_全定制全定制_和 _半定制半定制_。 2、导体分为_良导体良导体_、_不良导体不良导体_。 3、在标准双极工艺中，发射区电阻通常用做_功率管整流功率管整流_、_电流敏感电阻电流敏感电阻_。 4、电容存储的是_电场能量电场能量_。 5、_电阻多晶硅层电阻多晶硅层_可以用作形成上电极。 6、流过导体的电流会在导体周围产生磁场。随着电流的变化，能量流入或流出这个磁场， 这些能量流沿着导体产生压降。 电流和电压关系可以定量的表示为：_ _。 7、在线圈中每圈导线称为一匝，每匝产生的磁场也会通过其他所有匝，称为_磁耦合磁耦合_。 8、与 MOS 管不同，BJT 要求有稳定的基极电流以维持集电极电流，因此双极型晶体管经 常被称做_电流控制电流控制_型器件。 9、发射极饱和电流由很多因素决定，包括_基区和发射区扩散的杂质分布基区和发射区扩散的杂质分布_以及_发射结 的有效结面积 发射结 的有效结面积_。 10、双极型晶体管工作于相对较高的温度时容易产生一种失效机制，称之为_热击穿热击穿_。 11、击穿电压小于 6V 且主要依据隧穿效应导电的二极管叫做_齐纳二极管齐纳二极管_。 12、MOS 晶体管的类型:_增强型增强型_、_耗尽型耗尽型_。 13、相邻晶体管之间的区域叫做_场区场区_。 14、常见的几种静电放电 ESD 保护测试结构为：_人体人体_、_机械机械_、_充电器件充电器件_。 15、集成电路版图设计按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分：有_全定制全定制_ 和_半定制半定制_。 16、集成电路版图设计按设计自动化程度来分：_手工设计手工设计_和_自动设计自动设计_。 17、电阻非线性源于几个因素分别为：_自加热自加热_、_强场速度饱和强场速度饱和_、_耗尽区侵蚀耗尽区侵蚀_。 18、如果导体中加入电荷， 导体内部就会产生电场， 电场的产生就意味着导体内电势的变 化，这个关系可用下式定量表示：_Q=C*V_ 19、电容产生的电感方向与芯片表面积被成为_横向通向电容横向通向电容_。 20、电感的标准单位定义为_亨利亨利_。 21、电流集边效应使高频下电感的串联电阻 Rs 急剧增大。_趋肤效应趋肤效应_是造成电流集边 的原因之一。 22、发射结电压表现为负温度系数，约为_-2mV/C_。 23、对于标准双极型工艺制造的 NPN 晶体管 VCBO 的值从_20V-120V_。 24、存在稳定热点的晶体管经常会在关断时自毁。失效经常发生在电压远小晶体管所标 VCEO 的情况下。主要是因为集电结的雪崩效应产生的。这种意外的雪崩电压降低被称为_ 二次击穿二次击穿_。 25、击穿电压超过 6V 的二极管通常叫做_雪崩二极管雪崩二极管_。 26、NMOS 的背栅必须连在_低于或等于源极低于或等于源极_的电位上而 PMOS 的背栅必须连在_大 于或等于源极 大 于或等于源极_的电位上。 27、MOS 晶体管可用作开关或大功率调节。为了与低功率或者小信号器件加以区分，专门 为这类应用而设计的器件称为_功率晶体管功率晶体管_。 28、版图可靠性，主要目的是：_避免天线效应避免天线效应_、_防止闩锁效应防止闩锁效应_、_静电放电静电放电 ESD 保护保护_、 三、判断三、判断 1、均匀掺杂材料中，方块电阻的单位是 / （对） 2、同等规格的方块电阻参数 N 阱的方块电阻参数大于多晶硅的。 （对） 3、多层金属相互交叉形成堆叠电容器， 可以部分解决单位面积电容较大较大的问题。 （错） 4、很多 CMOS 和 BiCMOS 工艺已经包含了多层的多晶硅，所以多晶硅-多晶硅电容不需 要额外的掩模步骤。 （对） 5、品质因数的一般性原则 Q 值和频率相关。 （对） 6、热击穿和二次击穿通过限制晶体管的工作条件来避免。 （对） 7、 饱和的 NPN 管还可以提供希望希望的衬底电流， 饱和也会引起一种称为电流翘曲的失效机制。 （错） 8、少子保护环可以防止闩锁效应，但是在 CMOS 工艺中容易容易实现。 （错） 9、与双阱工艺相比，单阱工艺简单且成本低，但亚微米工艺通常需要（两两）种阱。 （对） 10、N 阱 CMOS 工艺中，为保证电路的功能，N 阱接在电路的最低电位。 （错） 11、导体具有允许电流通过它流动的能力。 （对） 12、电阻率又称为电导率。 （错） 13、 由于成本原因， 片上集成电容不会超过几百皮法， 大的电容都是采用片内片内方式实现。 （错） 14、很多 CMOS 和 BiCMOS 工艺已经包含了多层的多晶硅，所以多晶硅-多晶硅电容不需 要额外的掩模步骤。 （对） 15、 制造多个电感， 并使之发生磁耦合这样的结构称为变压器。 集成变压器很少少使用。 （对） 16、热电压 VT 与绝对温度线性相关，在 298K（25C）时为 26mV 。 （对） 17、基极开路时集电极和发射极间的击穿电压用 VCEO 表示，由于倍增效应，VCEO 比 VCBO 要大得多。 （错） 18、器件跨导 k 决定了在给定 Vgst 的情况下流过 MOS 管的漏极电流大小， 可表明一个 MOS 管的尺寸。 （对） 19、MOS 晶体管器件跨导随着温度的升高而升高升高。 （错） 20、衬底或者阱也被称为 MOS 晶体管的阱。 （错） 四、简答题四、简答题 1.集成电路版图设计的重要性有哪些？集成电路版图设计的重要性有哪些？ 1).版图设计是集成电路产品设计中重要的一环。 2). IC 版图设计师的主要职责是通过EDA 设计工具，进行集成电路后端的版图 设计和验证，最终产生送交供集成电路制造用的GDSII 数据。 3).版图设计工程师就是根据产品前段设计电路或文件要求，按照工艺设计规 则，设计产品的版图； 4). 对产品版图进行规则检查，电路与版图匹配检； 5).完成用于生产加工的产品最终设计。 2.什么是电容？ 2.什么是电容？ 答：电容是一类用于耦合交流信号、构建延迟和相移网络的无源器件。电容存储 的是电场能量。 3. 简述多晶硅发射极晶体管的优点？ 3. 简述多晶硅发射极晶体管的优点？ 1） 高发射极注入效率：使得基区可以通过提高掺杂浓度来减小基极电阻。 2） 生成的发射结深度可以被精确的控制。 3） 中性基区宽度的减小可降低基区渡越时间并提高晶体管的速度。 4） 更薄的基区和发射区同样允许使用更薄的外延层，极大地减小了深N+和N 阱的横向扩散，大大减小了晶体管的整体尺寸。 4.什么是阈值电压？影响因素有哪些？什么是阈值电压？影响因素有哪些？ 阈值电压Vt 是指当背栅与源极连接在一起时使能栅介质下面恰好产生沟道 所需要的栅源电压。MOS 管的阈值电压与以下因素有关：栅极电材料，背栅掺 杂，栅氧化层厚度，表面态电荷密度，氧化层中的电荷密度（固定点荷和可用电 荷）。 5.集成电路版图的定义，内涵，实质？集成电路版图的定义，内涵，实质？ 1）集成电路版图定义：集成电路的版图就是为集成电路制造所用的掩膜上的几 何图形。 2）集成电路版图内涵：集成电路的版图是集成电路设计到集成电路制造不可却 少的技术环节。 3）集成电路版图实质：版图（Layout）设计或者称作物理（Physical 设计是把 每个原件的电路表示转换成图形集合表示，同时，元件间连接的线网也被转换成 几何连线图形。 6.解释下面三种图的物理意义？解释下面三种图的物理意义？ 电路中所采用的电容符号有很多种。图A 表示普通电容的标准符号，在电路中， 这种符号会另外加以说明，包括电容的类型，电容值和极板类型。图B 所示用 于表示管状金属薄电容器的符号。 图C 代表结电容有箭头的表示P 电极 （阳极） ， 没箭头代表N 电极（阴极）。 7.简述简述 NPN 功率双极晶体管的失效机理？功率双极晶体管的失效机理？ 1） 发射极去偏置：功率晶体管中可能发生的不均匀的电流分布，由于外基区、 发射区及各自连线上的电压降引起的。 2） 热击穿和二次击穿都是由于流过晶体管某一部分的电流过大造成的。 8. 什么叫什么叫 MOS 晶体管热点安全工作区？晶体管热点安全工作区？ MOS 晶体管可用作开关或大功率调节。为了与低功率或者小信号器件加以 区分， 专门为这类应用而设计的器件称为功率晶体管。 一般把安全工作区 （SOA） 边界的这两部分称为电学SOA 与热电SOA。 五、应用题 五、应用题 1.CMOS闩锁效应的实质是什么？解释其工作机理？ 1.CMOS闩锁效应的实质是什么？解释其工作机理？ 当源/漏扩散区相对背栅正偏时， 会向邻近器件的反偏结注入少子。 相邻的NMOS 和PMOS 晶体管相互交换少子会引发CMOS 闩锁效应。少子保护环可以防止闩 锁效应，但是在CMOS 工艺中不易实现。 2. 详尽描述详尽描述MOS 晶体管的匹配规则 1）采用相同的叉指图形 2）采用大面积的有源区 3）对于电压匹配，保持较小的Vgst 值 4）对于电流匹配，保持较大的Vgst 值 5）采用薄氧化层器件代替厚氧化层器件 6）使用晶体管的方向一致 7）晶体管应相互靠近 8）匹配晶体管的版图应尽可能紧凑 9）如果可能，应采用共质心版图结构 10）避免使用极短或者极窄的晶体管 11）在晶体管的末端放置陪衬（虚拟）段 12）把晶体管放置在低应力梯度区域 13）晶体管应与功率器件距离适当 14）有源栅区上方不能放置接触孔 15）金属布线不能穿过有源栅区 16）使所有深扩散结远离有源栅区 17）精确匹配晶体管应放置在芯片的对称轴上 18）不要让NBL 阴影与有源栅区相交 19）用金属条连接栅叉指 20）尽量使用NMOS 晶体管而非PMOS 晶体管。 3.详尽描述并画图描述MOS工艺中的多层栅氧化过程？ 3.详尽描述并画图描述MOS工艺中的多层栅氧化过程？ 采用分阶段氧化或刻蚀再生长技术可实现多层栅氧化。分阶段氧化 （stageoxidation）需要对每个栅电极进行单独的多晶硅淀积。 A. 先生长最薄的栅氧化层，然后再淀积