集成电路版图设计

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填空题(15)

  1. PN 结电容主要包括(势垒电容)和(扩散电容)两部分。
  2. MOS 场效应晶体管的电容主要包括(薄氧化物电容)、(PN 结电容)、(交叠电容)和(耗尽层电容)等四种。
  3. 薄膜制备工艺主要包括(化学气相淀积)和(物理气相淀积)。
  4. 刻蚀工艺主要包括(干法刻蚀)和(湿法刻蚀)。
  5. 版图设计规则通常都包括(最小宽度)、(最小间距)、(最小包围)、和(最小延伸)等四个方面。
  6. 集成电路版图验证主要包括(设计规则检查 DRC)、(电路图——版图一致性检查 LVS)、(电学规则检查 ERC)、(版图寄生参数提取 LPE)和(寄生电阻提取 PRE)等五个方面,其中必做的是(DRC)、和(LVS)。
  7. 集成电路中的无源电阻主要包括(多晶硅电阻)、(阱电阻)、(有源区电阻)和(金属电阻)。
  8. 集成电路中电阻的设计依据主要考虑(误差控制)和(电流密度)两方面。
  9. 集成电路中的电容主要包括(多晶硅-多晶硅电容)、(多晶硅-扩散区电容)、(金属-多晶硅电容)和(金属-金属电容)。
  10. 在标准 CMOS 集成电路制造工艺下,二极管主要包括(衬底二极管)和(阱二极管)两种。
  11. 电源线和地线的布线方式主要包括(环绕式)和(叉指式)两种。
  12. MOS 晶体管的版图设计技巧主要包括(源漏共用)、(特殊 MOS 管)、(衬底连接)、和(天线效应)等四个方面。
  13. 特殊形状 MOS 晶体管的版图主要包括(曲线形状)、和(环形结构)两种。
  14. MOS 晶体管的版图主要包括(直线型)、(曲线形)和(环形)等三种。

名词解释

MOS 场效应晶体管

MOS 场效应晶体管是一种表面场效应器件,是靠多数载流子来传输电流的器件(以下简称 MOS 管)。

如果 MOS 管利用电子来传输电流,则该 MOS 管属于 N 型 MOS 管,简称为 NMOS 管;

如果 MOS 管利用空穴来传输电流,则该 MOS 管属于 P 型 MOS 管,简称为 PMOS 管。

双极型晶体管

晶体管在工作时,同时利用电子和空穴两种载流子。

氧化工艺

氧化工艺指的是在硅片表面上生长二氧化硅薄膜的工艺方法。

光刻技术

光刻就是将光刻掩模版上的几何图形转移到覆盖在半导体表面上的对光照敏感的光刻胶上的工艺过程。

设计规则检查(DRC)

DRC 就是按照某个工艺的设计规则检查版图中的图形是否满足最小宽度、最小间距、最小包围和最小延伸等要求。

电路图——版图一致性检查(LVS)

LVS 是把设计的电路图和版图进行对比,要求二者达到一致(匹配)。

压焊块(PAD)

用来连接芯片与外界接口的外围器件。

有源区层(Active)

有源区层的作用是在衬底上定义制作有源区的区域,该区域包括源区、漏区和沟道。

天线效应

在反应离子刻蚀过程中,晶硅材料像天线一样收集电荷,造成栅极氧化层击穿 MOS 管失效的现象称为天线效应

简答题

简述 PN 结的结构与导电特性

结构:在一块半导体材料中,如果一部分是 N 型区,另一部分是 P 型区,那么在 N 型区和 P 型区的交界面处就形成了 PN 结(简称为结)。

导电性:PN结具有单向导电性,即正向导通反向截止。

简述 MOS 场效应晶体管的结构

MOS 管为四端器件,存在源极(S)、漏极(D)、栅极(G)和衬底(B)共四个电极。

简述二氧化硅薄膜在集成电路中的用途

器件的组成部分、离子注入掩蔽膜、金属互连层之间的绝缘介质、隔离工艺中的绝缘介质、钝化保护膜。

为什么氧化工艺通常采用干氧、湿氧相结合的方式?

可获得结构致密、针孔密度小、质量好、适合光刻的二氧化硅薄膜,同时又能提高氧化速率,缩短氧化时间。

简述在版图设计中常用的各个图层的作用(只写名称和作用)

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解释方块电阻及其使用方块电阻的意义

方块电阻: 用于控制电流流动和产生特定的电压降,也称为薄层电阻。

意义: 不必考虑材料的厚度,只需关心材料的长度和宽度。

解释衬底二极管和阱二极管在集成电路中作用的区别

以 CMOS P 型衬底 N 阱工艺为例,由于 P 型衬底必须接电路的最低电位。只能应用于 ESD 保护中输入到负电源的保护通路。

而阱二极管制作在 N 阱里,对于 N 阱工艺,N 阱可以接最高电位,也可不接最高电位。如果接最高电位,将形成ESD 保护中的输入到正电源的保护通路。如果不接最高电位,则可将其应用于一般电路中。

分析静电放电对 MOS 集成电路的损坏

MOS 管的源和漏与衬底之间依靠 PN 结来隔离,如果静电放电发生在源或漏的 PN 结处,无论 PN 结是正偏还是反偏,一旦 PN 结流过很大的电流,PN 结就可能烧毁,造成源或漏与衬底的短路,MOS 管失效。

简述宽长比特别大的MOS晶体管版图的处理方法

拆分—>源漏共用—>叉指连接。