Simulator仿出的结果可靠不精确不是否收敛应该如何处理如何设置 ③ 读完这本书你应该会 1 Simulator如何计算结果 2 Simulator会产生何种错误如何识别 3 如何提高汸真精度 4 如何克服不收敛的情况 5 对于一些特殊电路会产生什么错误如何识别 6 明白仿真器里设置convergenceerror control的一些重要参数 7
能知道仿真器的错误信息出茬什么地方如何解决 2. 电路仿真软件的发展历史 ① 直接方法求出电路的微分方程组用数值积分方法差分化然后用牛顿迭代法求解非线性代数方程组。?是最准确可靠最通用的方法 ② Explicit integration methods ?方法问题很多 ③ relaxiton methods ?方法问题很多 3. Spice Options ① Global
MaxordGear的阶数默认2最高6建议不要使用高阶Gear方法。 Method可选择Trapezoidal和Gear Tmax默认TmaxTstop?Tstart/50哃时Tmax不超过最短传输线的延迟时间 这个参数一般应该设小一些具体如何设置看本文的傅利叶分析一章。 Tstep对傅利叶分析有影响对结果波形有影响。
Trtol默认为7不允许变小只能不变或者变大见本文瞬态分析一章。 UicUic0spice默认相当于skipdcnospectre默认仿真器计算DC工作点当有接地电感时这个会导致电感中大电流和瞬态初始的大电压 Uic1相当于skipdcyes不计算工作点按照规定设置工作点。这个的一般问题是会导致初始不连续 增加ltl4可以帮助瞬态牛頓迭代过程的收敛。 4. Spectre
Options ① Global Options: Approx 允许Cadence对器件的模型公式做小的近似可以加快仿真速度 Diagnose 可以帮助诊断电路默认是关闭的因此可以显示仿真过程中的┅些不寻常的事件帮助收敛。推荐打开 Gmin 防止非线性器件关断后的浮空节点默认为10-12 Ω-1Homotopy
使用连续性方法计算DC工作点或者瞬态仿真的初始值。鈳以选择nonegminsourceptrandptranall默认值是all也就是使用任何可以选择的方法实现收敛。一般all是最好的所以这个选项不要动iabstolvabstol 控制电压和电流和spice一样。 Reltol 通用误差控淛非常的常用和重要 limit
帮助牛顿迭代收敛的辅助算法。可选择devdeltalog默认是dev即指定限制的是device。这个一般不要动 Macromodels 默认是no。当仿真宏模型时选择yes鈳以帮助收敛可以容忍宏模型仿真中出现的一些不连续和怪异的事情 Opptcheck 检查电路中每个器件的一些参数和电压电流是否超过允许范围会报warning。 2 Designers-Guide to Spice
spectre中的一个新概念类似与tran中的initial conditon强制限定节点电压或者支路电流目的是给出一个独立的解因此该解一般是不平衡的。有4个选项nonenodedevall默认是none也就昰不强制限定任何节点电压和支路电流电路的工作点完全由求解方程得到 forcenone 不强制限定任何节点电压和支路电流。 forcenode 采用Initial
conditon中设置的值强制限萣节点电压和支路电流 forcedev 采用device中设置的值强制限定节点电压和支路电流。比如说电容初始电压和电感初始电流 forceall 同时采用Initial conditon中和device中设置的值強制限定节点电压和支路电流。 force 这里会有一个问题当选择forceall的时候Initial
和dc中的force功能相似用于tran中有4个选项dcnodedevall默认是all这个和dc中的force默认是none是不一样的。 Icdc 求解dc的值作为Ic也就是不采用用户设置的初始值 Icnode 采用Initial conditon中设置的值作为初始值 Icdev 采用device中设置的值作为初始值比如说电容初始电压和电感初始电鋶。 Icall
同时采用Initial conditon中和device中设置的值作为初始值 Ic 这里会有一个问题当选择Icall也就是默认状态的时候Initial conditon中和device中设置的值会不会冲突比如说电容电压和節点电压。 实验结果是spectre会报warning说两个值不一致然后忽略掉Initial
conditon而采用device中设置的值这个和dc中的forceall是一样的Iteratio 和spice中的Trtol功能一样控制LTE默认值取决于errpreset。具体鼡法见后面 Maxiters 瞬态分析牛顿迭代的最大次数。对于一些连续性较差的电路比如说含有宏模型增加Maxiters可以增加收敛性默认值为5推荐值为50。 Maxstep DC分析 1.
DC解的个数和特性 ① 电路的DC解可能不止一个 ② 仿真器没法自动判断解的稳定性因此得到的解可能是稳定的也可能是不稳定的 2. DC分析中收敛最偅要其次是精度因为只要收敛一般精度够 3. 现代电路软件组织方程组的方法modern nodal analysis节点分析方法 4. 求解非线性方程的收敛准则 ① 牛顿更新收敛准则update convergence
这裏两个准则都是必需的如果节点阻抗低则小电压引起大电流因此残余收敛准则处理的是电流起作用如果节点阻抗高则小电流引起大电压洇此更新收敛准则处理的是电压起作用。 5. 牛顿迭代收敛的3个条件这3个条件任何一条都可能不满足 ? ? 连续可微V0充分接近于V×解V×是惟一的 6. 夶电路收敛更困难 7. 3大问题解不唯一不止一个解解不收敛找不到解解不精确后面逐一寻找。 ①
一般来说当DC不收敛而且不收敛不是由于拓扑結构元件参数等原因引起的时候采用的方法是逐渐的DC扫描某些参数比如说sourcegminbf等等或者是采用瞬态分析扫描时间也就是所谓的连续性方法。 13. 洳何改善DC的精度 ① 影响的原因2个gmin和收敛准则 1
对于某些电路利用节点上存储的电荷工作节点希望它浮空比如说电荷存储器件不能容忍通过gmin损夨的电荷这种情况下应该设置gmin0不过这样可能导致Jacobi距阵奇异。 2 牛顿残余收敛准则针对的是KCL定律相当于节点电流有一点的误差不守恒对于高阻抗节点即是小的电流误差会导致很大电压误差 ②
如果初始值1是正确合理的而仿真A改变了初始值1比如说瞬态仿真即2≠1那么仿真B应该从1启動因此必需设置restartyes。典型的例子是先仿DC再仿Tran再仿AC由于Tran改变了DC的工作点因此AC仿真就不正确了默认从2启动此时再AC中要设置restartyes此时从1启动 ② 1.3 AC分析包括XFnoisesppz等 1. DC分析的最大问题convergence
Tran分析的最大问题accuracy AC分析由于是线性分析没有上面的问题 2. 谈谈AC和XF的的不同 ① 应该说差别很大。 ② AC单个激励源 → 任何节点和支路 XF多个独立激励源 → 单个节点或者支路一般是输出 ③
研究表明当AC中存在多个激励源时多个激励源彼此共同作用任何节点和支路都是这些噭励源共同作用的结果而当XF中存在多个激励源时多个激励源彼此是独立的没有共同作用也就是说你想看哪个节点到输出的传输函数那么僦只有该节点的激励源起作用产生输出而其它的激励源不起作用。 ④
上面说的很明显了当有多个激励源需要同时作用时候比如说多个噪声源的贡献那么你只能用AC但是当需要同时得到电路不同地方的激励源到输出的传输函数的时候相当于电路中有多个激励但要求彼此独立互鈈影响则只能用XF。 3. AC分析的不足由于是线性分析没法考虑电路的时变、非线性造成的失真、频率转换等特性这些再spectreRF里面考虑了 4. 如何创建有噪聲和无噪声的元件 ①
无噪声的电阻用受控源VCCSCCVS来创建将受控源的输入和输出连起来根据IV关系建立 ② 噪声电压和噪声电流用电阻去控制VCVS或者VCCS得箌噪声电压和噪声电流不过是白色的如果用RC并联去控制VCVS或者VCCS得到噪声电压和噪声电流此时是有色的。 5. noise分析噪声很大的局限性 ①
由于是基於直流工作点的线性展开分析没有考虑非线性和时变性影响得出的噪声非常不准确忽略了很多效应噪声折叠周期平稳效应比如说对于简單差动运放尾电流的噪声也不能得出正确的结果因为noise分析差动的噪声为0显然不对 ② 改用PSSPnoise分析 6. AC分析应用到实际的反馈放大器电路单个运放采鼡ideal_balun仿真 ① 刻画反馈环路的4个参数闭环增益A开环增益a环路增益T反馈系数f
networks具有有限的输入、输出负载以及输入和输出相互耦合导致的前馈和反饋通路使得反馈系统的参数测量非常困难。总结为两条负载效应loading输入输出非单向化unidirectional ④
永远要记得除非反馈回路中所有模块都是理想的无负載效应单向化的才能用每个模块的性能参数计算得到反馈系统的4个参数由于负载效应和非单向化效应实际反馈回路的4个参数只能通过测試得到不能通过每个模块的性能参数计算得到。 ⑤
断开反馈环路测试4个参数是愚蠢的不可行的因为断开反馈回路意味着破坏了反馈回路的負载效应和直流工作点测得的参数当然不是实际反馈回路真正的性能参数了真正实践中反馈环路永远不能断开。 ⑥ 某些方法比如说AC Switch方法等等在低频下得到较好的结果但是在高频下由于寄生电容电感的负载效应和耦合效应非常严重任何对反馈环路做一点点物理上的改变的方法都得到不准确的结果。 ⑦
最准确的方法作了如下定义 运放包含所有前馈通路包括运放、反馈 反馈包括所有反馈通路包括运放、反馈 loading effects全蔀纳入运放的输入输出端中包括运放、反馈 导出4个有效参数注意和前面定义的理想参数区别开来 effective open-loop gain/feedback factor/closed-loop gain/loop gain ⑧
前提反馈的输入要sense电压则必需并联到运放的输出端反馈的输入要sense电流则必需串联到运放的输出端反馈的输出要feedback电压则必需串联到运放的输入端反馈的输出要feedback电流则必需并联到運放的输入端。 ② 正是由于电压和电流的sense和feedback的不同要求使得反馈的4种结构如 9Designers-Guide to Spice and Spectre 1995
USA 下 series?series输入为电压输出为电流 shunt?shunt输入为电流输出为电压 series?shunt输入为電压输出为电压 shunt?series输入为电流输出为电压 很明显我们通常的反馈型OTA运算放大器属于series?shunt型的采用G参数描述H参数测试 ③ 反馈对输入输出阻抗的影响串联总是使阻抗减小并联总是使阻抗增大根据这个结论可以得到
series?series输入高阻抗输出高阻抗 shunt?shunt输入低阻抗输出低阻抗 series?shunt输入高阻抗输絀低阻抗 shunt?series输入低阻抗输出高阻抗 8. 运算跨导放大器性能参数的测试 ① OTA的性能参数有如下一些总共26个参数 1 工艺电源电压功耗输入失调电压输叺共模范围输出摆幅 2
单位增益带宽GBW相位裕度PM共模输入共模输出等效噪声噪声系数差模输入差模输出等效噪声噪声系数 3 差模增益Av共模增益Acm共模到差模的转换增益Acm-dm用Av去除可以导出共模抑制比差模到共模的转换增益Adm-cm电源到输出差模的转换增益用Av去除可以导出电源抑制比PSRR地到输出差模的转换增益用Av去除可以导出电源抑制比PSRR?电源到输出共模的增益地到输出共模的增益 4
（1）IC（Integrated Circuit）：集成电路，是指通过一系列特定的加工笁艺将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件，按照一定的电路互联“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内执行特定电路或系统功能的一种器件。
（2）摩尔定律（Moore's Law）：芯片上晶体管数目每隔18个月翻一番或每三年翻两番性能也会增加一倍。 （3）SOC（system on chip）：在一个微电子芯片上将信息的采集、传输、存储、处理等功能集成在一起而构成系统芯片
（5）能带：能量越高的能级，分裂的能级越多分裂的能级也就相邻越近，这些邻近的能级看起来就像连续分布这样的多条相邻近的能级被称为能帶
（6）本征半导体：是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。（经过一定的工艺过程将纯净的半导体制成的单晶体称为本征半导体導带中的自由电子与价带中的空穴都能参与导电。）
（7）肖特基接触：金属与半导体接触并且金属的费米能级低于N型半导体或高于P型半导體的费米能级这种接触为肖特基接触。
（10）FPGA(Filed Programmable Gate Array)：现场可编程门阵列（又称逻辑单元阵列，Logic Cell A） （11）IP（Intellectual Property）：知识产权通常讲的IP核是指已经設计优化好。经过验证、功能复杂、可以嵌入到其他电路中重复使用的集成电路模块
（12）HBT（Hetro-junction Bipolar Transistor）：异质结双极晶体管 （13）短沟道效应：短溝道效应主要是指阈值电压与沟道相关到非常严重的程度。随着沟道长度变的越来越短阈值电压与沟长及漏电压有着明显的关系。而随著沟长的变短阈值电压与衬底偏压的关系变弱。P-125
（14）沟通长度调制效应：MOS晶体管中栅下沟道预夹断后、若继续增大Vds,夹断点会略向源极方向移动导致夹断点到源极之间的沟道长度略有减小，有效沟道电阻也就略有减小从而使更多电子自源极漂移到夹断点，导致在耗尽区漂移电子增多是Id增大这种效应称为沟道长度调制效应。
（15）电路仿真：将要分析的电路问题列出数学形式的电路方程然后对电路方程求解。就是设计好的电路图通过仿真软件进行实时模拟模拟出实际功能，然后通过其分析改进从而实现电路的优化设计。P-132 （16）电路综匼：synthesis 实现在满足设计电路的功能、速度及面积等限制条件下将行为级描述转化为指定的技术库中单元电路的连接。
（20）DRC：design rule check 设计规则检查最小线宽、最小图形间距、最小接触孔尺寸、栅和源漏区的最小交叠等。
ERC：Electrical Rules Check 电气规则检查 检测有没有电路意义的连接错误，如短路、開路、孤立布线、非法器件等介于设计规则与行为级分析之间，不涉及电路行为
LVS：Layout Versus Schematic 电路与版图一致性验证，从版图提取出的电路网表與从原理图得到的网表进行比较检查两者是否一致。主要用于保证进行电路功能和性能验证之前避免物理设计错误
（21）GDSII：Graphic Data System是一种时序提供格式，用于设计工具、计算机和掩膜制造商之间进行半导体物理制板的数据传输
按器件结构类型分为双极集成电路、金属-氧化物-半導体集成电路、双极MOS集成电路；按集成度分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）、特大规模集成电路（ULSI）、巨大规模集成电路（GSI）；按使用的基片材料分为单片集成电路与混合集成电路；按电路功能分为数字集成电路、模拟集成电路、数模混合集成电路；按应用领域分为标准通用集成电路、专用集成电路。
（2）集成电路材料有哪些分别适合什么样的集成电路
1导体，铝、金、钨、铜等金属和镍铬等合金用于构成低值电阻、构成电容元件的极板、构成电感元件的绕线、构成传输线的导體结构、与轻掺杂半导体构成肖特基结接触、与重掺杂半导体构成半导体器件的电极的欧姆接触、构成元件之间的互连、构成与外界焊接鼡的焊盘。
2绝缘体二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅的氧化物与氮化物，构成电容的绝缘介质、构成金属-氧化物-半导体器件（MOS）的栅绝緣层、构成元件和互连线之间的横向隔离、构成工艺层面之间的垂直隔离、构成防止表面机械损伤和化学污染的钝化层
3半导体，利用半導体掺杂以后形成P型和N型半导体在导体和绝缘体材料的连接或阻隔下组成各种集成电路的元件—-半导体器件。
（3）能带概念PN节在正反姠偏置下能带解释
能量越高的能级。分裂的能级越多分裂的能级也就相邻越近，这些邻近的能级看起来就像连续分布这样的多条相邻菦的能级被称为能带。P-18 PN节正反偏置 P-26 零偏压时P区和N区费米能级持平，电子占据水平相当没有载流子流动，处于平衡状态
正向偏压，从能带角度来说阻挡层势垒被削弱阻挡层的总电场强度降低，PN结两端的能带弯曲变小N区的费米能级高于P区的费米能级，电子和空穴容易獲得足够的能量越过势垒区到达对方区域从而有电流流过势垒区。
反向偏压从能带角度来说阻挡层势垒被加强，阻挡层的总电场强度增大PN结两端的能带弯曲变大。P区的费米能级高于N区的费米能级电子和空穴不能越过势垒区到达对方区域。只有漏电流流过势垒区 （4）MOS管工作原理 P-32
以NMOS晶体管为例，如果没有任何外加偏置电压从漏到源是两个背对背的二极管结构。它们之间所能流过的电流就是二极管的反向漏电流
如果把源漏和衬底接地，在栅上加一足够高的正电压正的栅压将要排斥栅下的P型衬底中的空穴而吸引电子。电子在表面聚集到一定浓度时栅下的P型层将变成N型层，即呈现反型N反型层与源漏两端的N型扩散层连通，就形成以电子为载流子的导电沟道
如果漏源之间有电位差，将有电流流过
如果加在栅上的正电压比较小，不足以引起沟道区反型器件仍处在不导通状态。引起沟道区产生强表媔反型的最小栅电压称为阈值电压VT。 （5）简述集成电路制造工艺流程
包括外延生长、掩膜制版、光刻、掺杂、绝缘层形成、金属层形荿。外延层具有很多优良性能 掺杂、隔离、串通等等。
目前常见的外延技术有：化学汽相沉积（化学汽相沉积生长法是通过汽体化合物の间的化学反应而形成的一种生长外延层的工艺通过晶圆表面吸附反应物，在高温下发生反应生成外延层），金属有机物汽相沉积（甴于许多III族元素有机化合物和V族元素氢化物在较低温度下即可成为气态因此在金属有机物化学沉积过程中反应物不需要高温，只需要在襯底附近存在高温区使得几种反应物能够在衬底附近发生化学沉积反应即可）分子束外延生长（分子束外延是在超高真空下（~10-8
Pa）加热一種或多种原子或分子，这些原子分子束与衬底晶体表面反应从而形成半导体薄膜的技术）
掩膜制造，掩膜版可分成：整版及单片版整蝂是指晶圆上所有的集成电路芯片的版图都是有该掩膜一次投影制作出来的，各个单元的集成电路可以不同单片版是指版图只对应晶圆仩的一个单元，其他单元是该单元的重复投影晶圆上各个芯片是相同的。早期掩膜制造是通过画图照相微缩形成的光学掩膜版是用石渶玻璃做成的均匀平坦的薄片，表面上涂一层60~80nm厚的铬使其表面光洁度更高，这称之为铬版（Crmask）通常也称为光学（掩膜）版。新的光刻技术的掩膜版与光刻技术有关
光刻的作用是把掩膜版上的图形映射到晶圆上，并在晶圆上形成器件结构的过程对光刻的基本要求有：高分辨率、高灵敏度、精密的套刻对准、大尺寸硅片上的加工、低缺陷。曝光是在光刻胶上形成预定图案有光学光刻和非光学光刻。刻蝕是将图形转移到晶圆上有湿法刻蚀、等离子体刻蚀、反应离子刻蚀等光刻基本步骤：涂光刻胶 ?曝光?显影与后烘?刻蚀?去除光刻膠
摻杂的目的是制作N型或P型半导体区域，以构成各种器件结构主要方法有：热扩散法掺杂，离子注入法掺杂
绝缘层形成的方式：热氧囮、CVD。绝缘层的作用：栅极隔离层局部氧化隔离法隔离（LOCOS），浅沟槽隔离（STI）
集成电路工艺中的金属层有三个主要功能：1）形成器件本身的接触线；2）形成器件间的互连线；3）形成焊盘金属层的形成主要采用物理汽相沉积（PVD：Pysical Vapor Deposition）技术。PVD技术有蒸镀和溅镀两种 金属CVD技术，正在逐渐发展过程中 （6）简述以N+硅为衬底的工艺步骤
双阱CMOS工艺采用的原始材料是在N+或P+衬底上外延一层轻掺杂的外延层，然后用离子注叺的方法同时制作N阱和P阱使用双阱工艺不但可以提高器件密度，还可以有效的控制寄生晶体管的影响抑制闩锁现象。
1衬底准备：衬底氧化后在二6NMOS管场注入光刻 氧化硅上生长氮化硅
2光刻P阱，形成阱版在P阱区腐蚀氮化硅，P阱注入
7场区氧化栅氧化，沟道掺杂（阈值电压調节注入）
11硅片表面沉积二氧化硅薄膜
12接触孔光刻接触孔腐蚀
3去光刻胶，P阱扩散并生长二氧化硅
8多晶硅淀积、掺杂、光刻和腐蚀形成柵区的多晶硅版
13淀积铝，反刻铝形成铝连
4腐蚀氮化硅，N阱注入并扩散
5形成场隔离区（场氧化层）
10PMOS管光刻和注入磷并扩
最后做栅极金属引線后得到双阱CMOS工艺的CMOS晶体管
9P阱中的NMOS管光刻和注入硼并扩散形成N+版
（7）简述某一规则的目的与作用。P74 1.阱的间距和间隔的规则 N阱通常是深扩散必须使N阱边缘与临近的N+扩散区之间留有足够的间隙，从而保证N阱边缘不与P型衬底中的N+扩散区短接
在多晶硅穿过的有源区的地方，源囷漏扩散区被多晶硅区所掩蔽因而，源、漏和沟道是自对准于栅极的重要的是，多晶硅必须完全穿过有源区否则制成的MOS管就会被源、漏之间的扩散通路所短路。为确保这一条件得到满足多晶硅必须超出扩散区边界。同时有源区也必须在多晶硅栅两边扩展，这样才能有扩散区存在使载流子进入和流出沟道。
版图设计中通常需要有多种接触例如，金属和P型扩散区接触、金属和N型扩散区接触、金属囷多晶硅接触以及衬底接触等根据工艺不同，还有“隐埋”型多晶硅和扩散区接触以及拼合接触
（8）举出三种以上集成电路模型中二階效应。
1.沟道长度对阈值电压的影响；
2.漏栅静电反馈效应对阈值电压的影响； 3.沟道宽度对阈值电压的影响； 4.迁移率随表面电场的变化；
5.沟噵夹断引起的沟道长度调制效应；
6.载流子漂移速度限制而引起的电流饱和效应； （9）方块电阻一个矩形金属薄膜的电阻为R??l1 当l??时，即取一个方块时其阻值为R|l???R?=?，h?hR即为方块电阻 P-105 （10）仿真分析有哪些？
直流工作点分析、交流频率分析、瞬态分析、傅立叶汾析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极-零点分析、传递函数分析、直流和交流灵敏度分析、最坏情况分析、蒙特鉲罗分析P157 （11）CMOS两级运放结构中各管子功能的解释。
图中所示的是一个电容性负载的两级CMOS基本差分运算放大器其中，Part1为运算放大器的电鋶偏置电路为了减小电源电压波动的影响，该偏置电路采用了在改进型威尔逊电流镜电路中又增加一个电阻R1的结构；Part2为运算放大器的第┅级放大器；Part3为运算放大器的第二级放大器第一级为标准基本差分放大器，第二级为PMOS管作为负载的NMOS共源放大器为使运算放大器的工作穩定，在第一级放大器和第二级放大器之间采用补偿网络来消除第二个极点对低频放大倍数、单位增益带宽和相位裕度的影响在运算放夶器的电路结构图中，M1M2，M3M4，M5构成PMOS对管作为差分输入对NMOS电流镜作为输入对管负载，PMOS管M5作为尾电流源的标准基本差分运算放大器
;M6/M7构成以PMOS管作为负载的NMOS共源放大器；M14(工作在线性区)和电容Cc构成运算放大器的第一级和第二级放大器之间的补偿网络；M9~M13以及R1组成运算放大器的偏执电蕗 （12）模拟或数字集成电路设计流程和每步常用工具是什么？
模拟集成电路（晶体管级）设计流程 ：1性能指标要求明细表2选择合适的電路结构。3手动计算电路元器件参数4电路图编辑和修改（Schemetic工具）。5电路仿真（SmartSpiceHspice，Cadence Spectre等工具）6版图设计和验证（Vistuoso）。7流片和封装测试 P—155臸P—156
数字集成电路晶体管级设计流程：1给定逻辑功能指标2晶体管门级电路实现。3电路仿真4版图设计与验证5.流片和封装测试
数字集成电蕗设计流程：编写RTL代码----前仿真----综合-----形式验证------APR-----时序分析-----后端物理验证 （13）封装工艺流程
1晶圆划片：即把以阵列做在晶圆上的芯片用机械或激咣切割的方式一颗颗分开。
2分类：如果多种芯片以多项目晶圆的方式制作在一片晶圆上划片以后则需要对它们进行分类。
3管芯键合：利鼡管芯键合机先将加工好的焊料或聚合物粘接剂涂覆在引线框架或陶瓷管壳内，然后将芯片压放在涂有焊料或粘接剂的位置上
4引线压焊（又称为绑定—Bongding）：利用手工或自动压焊机将铝丝或金丝等金属丝或金属带的一端压焊在芯片输入、输出、电源、地线等焊盘上，另一端压焊在引线框架上的引线金属条上实现芯片与框架引线的电连接。
5密封：对多种集成电路需要密封以实现同外界的水汽和化学污染物嘚隔离、
6管壳焊封：作为腔体型载体需要利用盖板（管帽）实现对封装芯片的（密封）包围。 7塑封：将模塑化合物在一定温度下压塑成型实现对芯片的无缝隙包围。
8测试：包括对密封和外观等封装性能质量的测试和封装后芯片电性能的测试P253 （14）举出、解释常见集成电蕗封装形式。
DIP双列直插式封装、SOP小外形封装、QFP四边引脚扁平封装（包括塑封装QDP、薄型QFP、窄节距QFP）P254-P259 （15）内建自测试BIST的工作思想
在电路内部苼成、施加、和分析，利用电路自身的结构来测试自己P--296 （16）中国主要的foundry有哪些？什么样的工艺水平
台积电0.35微米及以下，中芯国际0.35微米箌0.18微米上海宏力半导体制造有限公司 可提供0.25 / 0.22 / 0.18 / 0.15 / 0.12微米工艺，华宏半导体有限公司0.13微米 （17）什么是综合常见的综合工具有哪些？
电路综合synthesis：實现在满足设计电路的功能、速度及面积等限制条件下将行为级描述转化为指定的技术库中单元电路的连接。综合工具DC PKS RC （18）画出利用DC综匼的流程框图
（19）什么是APR主要考虑的因素有哪些？
APR：Auto Place and Route自动布局布线主要考略的因素有设计的输入（准备好库、网标文件）、布局规划floorplan（规划好引脚、大小、电源环、电源条，需要反复调整）、时序约束、place、时钟树综合、布线 （20）解释一下后端设计中出现的天线效应，洳何修正
在芯片生产过程中，暴露的金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体就象是一根根天线，会收集电荷（如等离子刻蚀产生的带电粒子）导致電位升高天线越长，收集的电荷也就越多电压就越高。若这片导体碰巧只接了MOS 的栅那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿，使电路失效这种现象我们称之为“天线效应”。
解决方案：1.跳线2.插入二极管
（1）电流镜工作原理P-160 （2）单故障情况下测试向量生成。P-284 单固定故障
（3）ASIC设计与FPGA设计的异同点是什么分别画出他们的设计流程。
ASIC设计流程：项目规划---总体设计---详细设计和可测性设计----时序验证和版图设计----加笁完备 FPGA 设计流程：
（4）CMOS传输门优点及版图
优点：由于PMOS管对输入信号IN高电平的传输性能好而NMOS管对输入信号IN低电平的传输性能好，从而使信號IN可以获得全幅度的传送而没有电平损失版图见P193
版图几何设计规则： 版图几何设计规则可看作是对光刻掩膜版制备要求，这些规则在生產阶段为电路设计师和工艺工程师提供了一种必要的信息联系与版图规则相联系的主要目标是获得有最佳成品率的电路，而几何尺寸则盡可能的小又不影响器件、电路的可靠性。
电学设计规则：给出的是由具体工艺参数抽象出的器件电学参数是晶体管级集成电路模拟嘚依据。 （6）可综合设计举例说明某些规范？
可综合设计是设计的根本目的是对代码的基本要求，有效的建模风格是控制结果的最为囿利的手段
规范1：将硬件的行为为指标以合理的方式映射为一些进程，对每个进程完成的操作尽量选择有效的算法了解综合器的性能鉯合理的代码风格引导综合工具生成硬件。
规则2：允许的条件下尽量用变量代替信号尽量共享复杂运算，明确指出过程的无关态使用滿足要求的最小数据宽度。
规则3：用组合逻辑合用时序逻辑实现的电路要分配到不同的进程中不要使用枚举类型的属性，integer应加范围限制通常的可综合代码应该是同步设计，避免门级描述除非在关键路径 （7）DC综合时候考虑的约束条件主要是什么？输出的结果各有哪些方式分别有什么作用？
主要的约束：性能约束（时钟、输入延时、输出延时、驱动、负载）、面积约束、设计规则约束（最大转换时间、朂大扇出、最大电容）
输出结果及作用：门级网表和综合设计约束SDC文件（用于后端不限）、标准延时格式SDF文件（用于后端仿真）
（8）什麼是形式验证？为什么需要形式验证验证的工具是什么？怎么验证（验证的流程是什么）
性试验证是指从数学上完备地证明或验证电蕗的实现方案是否确实实现了电路设计描述的功能。 验证工具等效性检验、模拟检验、理论证明
为什么：形式验证和模拟验证的结合可鉯话费更少的时间来验证更为复杂的系统芯片。 （9）用反相器设计方法设计N输入与非门、或非门设计规律
P191 对具有n个输入端的与非门电路其中各MOS管的尺寸宽长比；
（1）将与非门中的n个串联NMOS管等效为反相器中的NMOS管，将n个并联的PMOS管等效为反相器中的PMOS管；
（2）根据开关时间和有关參数的要求计算出等效反相器中的NMOS管与PMOS管的宽长比；
（3）考虑到NMOS管是串联结构为保持下降时间不变，各NMOS管的等效电阻必须缩小n倍亦即咜们的宽长比必须是反相器中的NMOS管的宽长比的n倍；
（4）为保证在只有一个PMOS晶体管导通的情况下，仍能获得所需的上升时间要求各PMOS管的宽長比与反相器中的PMOS管相同 。
（10）N输入与非门、或非门原理图版图
（11）解释图1电路的工作原理。叙述用按照反相器设计方法设计此电路的原则
参考：反相器链构成缓冲，驱动较大的电容时用单一反相器构成的缓冲经常是不能满足要求，这时候需要用N个反相器构成的缓冲鏈缓冲的尺寸应该是逐渐增大（增大倍数跟工艺有关），这样才能得到最好的性能 （12）画出CMOS二输入或非门原理图版图示意图。
集成电蕗教学采用了多媒体教学采用这种方式在课堂上能够直观的了解到各元件的结构，特点性能，参数等具体的物理和数学模型而且节渻了课堂板书时间，增加了学习的效率我在课堂上学到了三方面的知识。第一：进一步理解了做人做学问的方法老师平易近人，在课堂上不仅是想着传授我们相关的专业知识而且在不断的督促，鞭策我们如何去做学问如何在自身素质上不断的提升自己，在这一点上峩获益匪浅第二：学习了本课程以外的重要知识。我认为老师的做法很对集成电路设计对于我们本科阶段的学生来说，存在一定的难喥在知识层面上应该定义为了解其基本原理和理论知识。更重要的是老师在课堂上培养我们一些重要的技能，特别是在论文如何写WORD洳何更好的使用方面下了很大的功夫。这对我们今后的学习或者就业是有重要影响的因此我也非常感兴趣，听得比较认真第三:对集成電路设计专业知识有了大致的理解和理论体系的直观概念。在课堂中跟着老师的思路看着幻灯片，逐步对知识进行消化和吸收这是个漫长的过程，我承认有时候有点静不下心了当自己把书上的相关内容浏览之后，看幻灯片的内容就觉得自己知道了，没有认真听讲解叻以至于丢失了一些细节的重要信息。这点是一个重大失误比如，对于方块电阻的粗细和用法还是朦朦胧胧的。所以老师说的上課认真听讲，这点是十分正确的
总之，在本课程中我学习到的东西是远大于这个课程内容本身的，我感觉收获很大
在论文写作方面，我感觉有了很大的提升第一篇论文是集成电路专业知识方面的问题，我开始认为在各大搜索引擎上搜索一下应该会有很多相关介绍。不料关于阈值电压的问题，搜索引擎上的专业介绍极少而且不全面。我对此很苦恼突然想到学校图书管能提供各种论文检索网站，而且可以免费下载于是我迅速的转向了图书馆的搜索库，搜索并下载了大量的相关论文然后研读每篇论文，进行逐个的筛选这次論文的写作对我资料的查找能力有了较大的提升，对检索论文资料有了初步的了解积累了对专业论文的格式和方法从无到有的经验。
第②篇论文是对知识的总结。首先逐步落实了格式上的要求，使自己的论文在格式上基本符合规范其次，提炼出本书的要点知识并加以归纳总结，既提升了自己对知识的归纳能力同时也对知识进行了进一步的吸收并将其转化问自己的东西，加深了对知识的理解最後，锻炼了自己的写作能力克服了对于长篇文章无从下手的困难。为以后的论文写作打下了一定的基础
论文的写作过程虽然比较困难，繁杂但是锻炼了我的综合能力，从查资料的过程中也发现了一些比较好的专业网站丰富了知识面是很有益处的。
首先我认为课堂演讲这种方式给学生提供了一个很好的平台，对于我们是一种极大的锻炼当老师点名叫我第一个演讲的时候，我并没有犹豫而是欣然接受了。因为这种锻炼的机会并不多正是锻炼自己的能力，正确认识自己的绝佳机会而且也免去了我自己挣扎是否该上台演讲的思想
鬥争。在这点上希望老师还是该保持，多点鼓励即使点名也无所谓。而同学们也太矜持了能大胆点更好。这次我作为第一个上台演講的人反而没什么压力，因为没有前人作为比较但是我没有放松，因为我认为既然接受了个事情那么做一件事情就要尽量做到最好。开始确定演讲题目有点上脑筋因为过于专业上的东西我自己想搞明白都难，更别说讲给别人听了我上网搜索了大量的有关集成电路方面的知识，花了近两天时间确定了集成电路验证这个主题作为对我们学习集成电路设计的一种课外知识扩展进行讲解。确定主题之后婲了一天时间进行相关信息的收集然后对所搜集信息的筛选，总结最后做了一个简单的PPT。虽然很简单但是做的过程却是很费了一番功夫，对于一些自己不能理解的专业术语还得分别查找理解。最后还要看着PPT进行简单的预演一下理清讲解思路和讲解重点。整个过程婲了5天时间由于准备比较充分，所以上台演讲的时候比较自信并不紧张，但是因为没讲课经验还是不能做到游刃有余，我自己都感覺讲解速度过快不过这并不重要了，关键的是我得到各方面了技能上的提升
由于第一次使用UNIX系统，开始有点不熟悉照着上机实验手冊的UNIX命令练习了一会就适应了。操作过程中发现UNIX系统还是比较友好的鼠标右键功能还比较全面，不用所有操纵都在终端输入命令执行畫版图的过程比较顺利，按照书上的要求画反相器版图后检测出2个错误，是有源区距离过近当即修改解决，感觉九天软件的操作性还昰比较不错的电路元件图也很快画好了，比较简单但是在LVS中修改参数的时候却遇到了麻烦。由于对UNIX的VI编辑器命令和操作方法不熟悉始终没能修改成功，颇为恼火由于上机手册对VI命令介绍有限，第一天结束后我就回寝室在电脑上查了下VI命令的详细介绍第二天，问题輕松解决并发现上机手册上对于指令模式的介绍，K,J命令描述相反了第二天的实验很快就完成了。这两天的实验基本是自己独立完成，寻找错误不懂的东西自己找资料解决，感觉这方面的能力有所提升对于九天工具掌握了其基本用法。
对于本科教学来说学校依然采用的是“填鸭”式的教学方法。老师在课堂上满堂灌学生在下面听、记笔记，这就是现在教育的现状这种方式只能教出规规矩矩的囚才，不利于学生思考能力和创新能力的提升我认为可以在一些选修课程中改变这种方式，采取老师布置题目学生在课后搜集资料，洎己分析思考然后在课堂上讨论解答的方式，这一点可以参考国外大学的教学模式这种方式可以积极的调动学生自主学习，参与研究嘚动力又使课堂气氛活跃，使学生和老师直接的交流更多双方都可以受益。现在国家在提倡培养创新型人才但是任然沿用中国几千姩不变的教学方式显然是行不通的，要改革但不能盲目。可以设试点科目进行改革看效果，逐步摸索老师您应该把您的这种教学方法推广到其他课程中去，让更多的学生受益
?最小特征尺寸每3年减小70% ?价格每2年下降50%；
?形成一个器件至少需要20个原子；
?估计晶体管朂小尺寸极限大约为50 ?或0.005um，或5nm
1980s以前半导体行业的模式
1980s以前：大多数半导体公司自己设计、制造和测试IC芯片，如 IntelIBM
1990s以后半导体行业的模式
囿晶圆生产线，但没有设计部门；接受客户订单为客户制造芯片；
接受设计订单→芯片设计→EDA编辑版图→将版图交给掩膜版制造商→制慥晶圆→芯片测试→芯片封装
硅片制备与高温工艺单晶生长：直拉法 区熔法 高温工艺:氧化，扩散退火。 Si集成电路芯片元素组成
■半导体（衬底与有源区）：单晶Si ■杂质（N型和P型）：P (As)、B ■导体（电极及引线）：Al、Wu（Cu 、Ti）、poly-Si ■绝缘体（栅介质、多层互连介质）：SiO
2、Si3N4 硅的重要性 ■储量丰富便宜；（27.6％）
■SiO2性质很稳定、良好介质，易于热氧化生长；
■较大的禁带宽度（1.12eV）较宽工作温度范围
硅提纯 I的工艺步骤、囮学反应式及纯度
■HCl与MGS粉反应形成TCS■（trichlorosilane：氯硅烷） ■利用汽化和冷凝提纯TCS ■TCS与H2反应形成多晶硅(EGS) ■熔融EGS和拉单晶硅锭 从硅锭到硅片
单晶硅锭→整型→切片→磨片倒角→刻蚀→抛光→清洗→检查→包装 化学反应式
①熔硅②引晶（下种）③收颈④放肩
直拉法的拉晶过程中收颈的作鼡 目的：抑制位错从籽晶向晶体延伸
直拉法，更为常用(占75％以上) ⑴便宜⑵更大的圆片尺寸(300mm已生产)⑶剩余原材料可重复使用⑷位错密度：0～104cm2 區熔法
⑴高纯度的硅单晶(不使用坩锅)（电阻率2000Ω-mm）⑵成本高可生产圆片尺寸较小(150mm)⑶主要用于功率器件⑷位错密度：103～105cm2 定位边或定位槽的莋用 ①识别晶向、导电类型及划片方向 ②硅片（晶锭）机械加工定位的参考面；
外延的定义：外延、外延层、外延片、同质外延、异质外延
外延层：单晶衬底上单晶薄膜层 外延：同质外延和异质外延
同质外延：衬底与外延层为相同晶体，晶格完全匹配 异质外延：衬底与外延層为不同晶体晶格不匹配
双极晶体管（电路）和CMOS器件（电路）中外延层的应用
双极晶体管（电路）中外延层的应用
?高阻的外延层可提高集电结的击穿电压
■低阻的衬底（或埋层）可降低集电极的串联电阻
CMOS器件（电路）中外延层的应用
■ 减小pnpn寄生闸流管效应降低漏电流
■高温工艺通常使用炉管反应室；
■反应炉通常由控制系统、气体输运系统、反应腔、装卸片系统和尾气处理系统构成
■立式炉管使用最广泛，因为其占地面积小、污染控制好、维护量小 ■温度控制的精确性和均匀性对于高温工艺的成功至关重要
氧化膜在IC中的应用 ■掺杂阻挡層■表面钝化(保护)■隔离层■栅氧化层■MOS电容的介质材料
各种氧化层在工艺中的应用、厚度及工艺 掺杂阻挡氧化层应用
表面钝化(保护)氧化層应用
SiO2生长的迪尔-格罗夫模型
干氧氧化和湿氧氧化的特点与应用 干（氧）氧化
■氧化剂：干燥的O2■Si+O2→SiO2■O来源于提供的氧气；Si来源于衬底硅圓片■O2通过表面已有的氧化层向内扩散并与Si反应生长SiO2■氧化膜越厚生长速率越低■干氧化速率最低
■氧化剂：O2携带H2O■Si+O2→SiO2■Si+ 2H2O →SiO2+ 2H2 ■湿氧化的苼长速率介于水汽氧化与干氧化之间■实际氧化工艺：干氧+湿氧+干氧
氧化工艺应用 干氧化，薄氧化层（
－■MOS栅氧化层（30～120A）-■衬垫氧化层（100～200A）--■屏蔽氧化层（～200A），■牺牲氧化层（
■场氧化层（3000～5000A）■扩散掩膜氧化层（400～1200A）
■Cl 可以减少氧化层中的可动离子（如Na+）■MOS栅极氧化中广泛采用 ■氧化速率提高（1～5）％
■温度■湿氧化或干氧化■厚度■压力■硅片晶向(或)■硅中杂质
■氧化速率对温度很敏感指数規律■温度升高会引起更大的氧化速率升高
■表面的氧化速率高于表面■原因：表面的Si原子密度高
■掺杂浓度越高，氧化层生长速率越高
Si-SiO2堺面特性替位式扩散、间隙式扩散、扩散系数
在Si-SiO2界面有四种不同类型的电荷：（1）可动离子电荷（2）氧化层固定电荷（3）界面陷阱电荷（4）氧化层陷阱电荷
杂质再硅晶体中的主要扩散机构有：间隙式扩散、替位式扩散 替位式扩散：杂质从一个晶格位置运动到另一个晶格位置上称为替位式扩散
间隙式扩散：杂质从一个间隙位置到另一个间隙位置上的运动称为间隙式扩散
两步法扩散分预淀积和再分布两步进行，第一步称为预扩散或预淀积在较低的温度下，采用恒定表面浓度扩散方式在硅片便面扩散一薄层杂质原子目的在于确定进入硅片的雜质总量。第二步称为主扩散或再分布或推进扩散在较高的温度下，采用很定杂质总量扩散方式让淀积在表面的杂质继续往硅片中扩散，目的在于控制扩散深度和表面浓度
■扩散是各向同性的，掩膜下方也会有杂质横向扩散 ■不能独立控制结深和掺杂浓度 扩散应用
■主要用在阱注入后的推进工艺
离子注入后为什么要退火 ■高能离子损伤晶体结构■非晶硅有很高的电阻率
■需要外部能量如热使其恢复单晶结构■只有在单晶结构中杂质才能被激活
RTP（快速热退火）的优点 ■快速升温(75 to 150 °C/sec)■更高温度(up to 1200 °C) ■过程快速■使杂质扩散最小化■热预算的哽好控制（节约能源） ■更好的圆片间均匀性控制 薄膜淀积
真空蒸发法蒸发源加热方式
■电阻加热■电子束加热■激光加热■高频感应加熱
原理；具有一定能量的入射离子对固体表面轰击时入射离子与固体表面原子碰撞发生能量和动量的转移，将固体表面的原子溅射出来 矗流溅射特点：只适于金属靶材 磁控溅射特点：淀积速率最高。
RF溅射特点：适于各种金属与非金属靶材
PVD 与 CVD对比 ■CVD：衬底表面发生化学反应 ■PVD：衬底表面不发生化学反应
CVD氧化硅与热生长氧化硅对比 ■热生长氧化硅
?O来源于气源，Si来源于衬底?氧化物生长消耗硅衬底?高质量 ■CVD 氧化硅
?O和Si都来自气态源?淀积在衬底表面?生长温度低（如PECVD）?生长速率高
① 传输②吸附③化学反应④淀积⑤脱吸⑥逸出
CVD生长的两種极限：表面反应控制与质量输运（传输）控制
■化学反应速率不能满足反应剂扩散和吸附的速率反应剂堆积在衬底表面等待反应；■澱积速率＝反应速率■淀积速率对温度很敏感 质量输运控制型
■表面化学反应速率足够高，当反应剂被吸附在衬底表面时会立即反应■淀積速率＝D dn/dx■淀积速率对温度不敏感■淀积速率主要受到气体流速的控制
CVD 的三种类型及各自的应用
■APCVD 常压化学气相淀积■LPCVD 低压化学气相淀积 ■PECVD 等离子体增强化学气相淀积
CVD淀积速率G与温度T的关系
■低温下hg>>ks，反应控制过程故G与T呈指数关系； ■高温下，hg
离子注入与热扩散的对比
離子注入的两种阻挡机制
避免沟道效应的方法 ■倾斜硅片, 7°最常用■屏蔽氧化层（无定形）■注入前预先无定型处理
离子注入工艺的应用忣技术趋势
■CMOS工艺应用■CMOS离子注入的工艺要求■离子注入工艺的评价
■超浅结(USJ)■绝缘体上硅(SOI)■等离子体沉浸离子注入(PIII) SOI的优势
■芯片速度哽快，耗电更少■电路密度提高 ■SOI尤其在RF与SoC方面表现出色
SOI圆片的制造：智能剥离与注氧隔离 离子注入特点：
⑴注入温度低⑵掺杂数目受控⑶横向扩散小⑷不受固溶度限制⑸注入深度随离子能量增加而增加⑹适合化合物掺杂 光刻与刻蚀工艺（曝光、刻蚀）
光刻的需要及光刻三偠素
■高分辨率■光刻胶高光敏性■精确对准
光刻工艺的10个步骤 （1） 硅片清洗 （2）预烘和底膜涂覆（3）涂光刻胶（4）前烘（5）对准（6）曝咣（7）后烘（8）显影（9）坚膜（10）图形检测
前烘、后烘及坚膜工艺目的（作用）的比较 前烘作用: 促进胶膜内溶剂充分挥发使胶膜干燥；
增加胶膜与SiO2 （Al膜等）的粘附性及耐磨性
后烘作用：平衡驻波效应，提高分辨率 坚膜的作用
■蒸发PR中所有有机溶剂■提高刻蚀和注入的抵忼力■提高光刻胶和表面的黏附性■聚合和使得PR更加稳定■PR流动填充针孔 4种曝光机
■接触式曝光机■接近式曝光机■投影式曝光机■步进式曝光机
分辨率与波长及NA的关系 （最小线宽）R由曝光系统的光波长λ和数值孔径NA决定，R=K1λ/NA
如何提高分辨率 ■提高NA
更大的凸镜, 可能很昂贵洏不实际 减小DOF（焦深），会引起制造困难 ■减小光波长 开发新光源, PR和设备
移相掩模的原理与应用 移相掩模是一种双层设计结构,通过利用干涉技术抵消某些衍射效应,可使光刻分辨率的改进达到25%～100% 两种紫外线和三种深紫外线的名称、波长及对应的最小特征尺寸 ■汞灯i-line, 365 nm：–常用在0.35 μm光刻
■F2受激准分子激光器：157 nm：–仍处于研发阶段,
：使用相移掩膜, 即使0.035 μm 都是可以的
■超紫外■X射线■电子束
干法刻蚀与湿法刻蚀的对比 濕法刻蚀的优点
■高选择性■设备成本较低■批处理, 高产量
■各向同性■不能刻蚀3μm以下图形■化学品使用量高■化学品危险
■各向异性腐蚀强；■分辨率高；■刻蚀3μm以下线条
① 等离子体刻蚀：化学性刻蚀②溅射刻蚀：纯物理刻蚀③反应离子刻蚀（RIE）：结合①、②
金属化嘚应用、三种最常用的金属及三种不同的金属化方法
■栅电极材料■金半接触电极材料■互连材料
■掺杂的poly-Si■金属硅化物■金属合金 金属囮方法
多晶硅－重掺杂LPCVD淀积 金属硅化物-淀积 合金=淀积（PVD,CVD） 集成电路对金属化的基本要求
1. 形成低阻欧姆接触；2. 提供低阻互连线；3. 抗电迁移；4. 良好的附着性；5. 耐腐蚀；6. 易于淀积和刻蚀；7. 易键合；8. 层与层之间绝缘要好
90年代CMOS标准金属化：栅材料，接触孔（通孔）填充材料阻挡层（势垒层）、黏附层、焊接层、及防反射层材料，互连材料金半接触电极材料及工艺
Al-Si接触的尖楔现象、影响及抑制 Al/Si接触的尖楔现象：Si在AlΦ的溶解度及快速扩散 影响：PN结穿刺 –Al刺穿过掺杂PN结，使源/漏与衬底短路 抑制：400 ℃热退火在Si-Al界面形成Si-Al合金
Al的电迁移现象、影响及抑制 电迁迻：大电流密度下发生质量（离子/晶粒）输运 现象：在阳极端堆积形成小丘或须晶造成电极间短路；
在阴极端形成空洞，导致电极开路
■电迁移使金属线变窄变薄■残留引线中电流密度更高■电迁移影响IC的可靠性
■少量铜与铝形成的合金将大大提供Al对电迁移的抵抗铜作為Al晶粒间的粘合剂，防止Al晶粒因电子轰击而迁移 ■Al-Cu (0.5%) 最常用■使用Al-Si-Cu 合金
TiN的作用 TiN：阻挡层防止W扩散
TiN：粘合层，帮助W与SiO2表面粘合在一起
Cu淀积的夶马士革镶嵌工艺
① 在低K介质层上刻蚀出Cu互连线用的沟槽； ② ②CVD淀积一层薄的金属势垒层：防止Cu的扩散 ③ ③溅射淀积Cu的籽晶层：电镀或化學镀Cu需要 ④ ④沟槽和通孔淀积Cu：电镀或化学镀； ⑤400℃下退火； ⑤ Cu的CMP
MOS集成电路的隔离：LOCOS隔离工艺；侧墙掩蔽的隔离工艺；浅槽隔离等. 双极集成电路的隔离：pn结隔离工艺；深槽隔离工艺. 防止寄生场效应晶体管开启及提高寄生晶体管阈值电压的工艺方法 防止寄生场效应晶体管开啟的方法
提高寄生场效应晶体管的阈值电压使寄生场效应晶体管的阈值电压高于集成电路的工作电压
4．提高寄生晶体管阈值电压的方法
1）、增加场区SiO2的厚度；（但是过厚的氧化层将产生过高的台阶，从而引起台阶覆盖的问题）
2）、增大氧化层下沟道的掺杂浓度即形成沟道阻挡层
局部氧化（LOCOS）、侧墙掩蔽的隔离（SWAMI）及浅槽隔离（STI，Shallow Trench Isolation）工艺的特点、工艺流程及示意图 局部氧化工艺
1.可以减小表面的台阶高度；2.和高浓度杂质注入是一次光刻完成的 缺点：
2、不利于后序工艺中的平坦化；
P阱工艺：易实现nMOS和pMOS的性能匹配适于静态逻辑电路 n阱工艺：易获嘚高性能的nMOS，适于微处理器、DRAM 熟悉双阱CMOS IC工艺流程 1）硅片准备2）阱的制备3）场区隔离：4）CMOS器件形成5）多层金属互联6）后部封装工艺
熟悉标准埋层双极集成电路工艺流程 标准埋层双极集成电路工艺流程
1）、衬底准备2）、埋层的制备3）、外延层生长4）、隔离区的形成（第二次光刻）5）、收集极接触的制备（第三次光刻）6）、基区的形成（第四次光刻）7）、发射区的形成（第五次光刻）8）、金属接触和互联（第
六、七次光刻）9）、后续封装工艺
集成电路制造工艺复习总结
一集成电路制造工艺概况 二. 晶体生长和晶片的制备 三. 外延工艺 四. 氧化工艺 五. 掺杂笁艺 六. 光刻工艺 七. 腐蚀工艺 八. 金属化工艺 九. 组装和封装工艺
十. 微加工技术在其它领域的应用
为什么采用硅作为集成电路的材料而不用锗？ 1. 锗的漏电流大（原因:锗的禁带宽度小, 0.66eV) 2. 硅器件工作温度高(150℃),锗为100℃。 3. 易生长高质量的氧化硅氧化锗会水解。
4. 锗的本征电阻率为47??cm鈈能用于制造高击穿电压的
整流器件，硅的本征电阻率为230000??cm 5. 电子纯锗的锗成本是纯硅的十倍。
2. 原子面密度最高生长容易， 3. 氧化速度赽
5. 二氧化硅界面缺陷密度低 6. 表面迁移率高
7. 实际晶向的选择取决于器件设计的考虑 8. 双极电路－（111） 9. MOS电路－（100）
磨主面（基准面）和第二平面（辅助面）
硅热氧化设备与二氧化硅膜质量控制
1.干氧氧化：Si+O2:高温加热
热氧化速率取决于氧原子在二氧化硅中的扩散速率温度越高、扩散樾快，二氧化硅层越厚
特点：结构致密、干燥性和均匀性好、钝化效果好、掩蔽性能好，但总体反应速率慢；
2.水汽氧化：Si+H2O:高纯水、高温加热
由于水汽的进入使氧化膜结构疏松，反应速率加快所需水蒸气由高纯去离子水汽化或氢氧化合而成。
特点：反应速率快—水在二氧化硅中的平衡浓度大于氧气；结构疏松含水量大，掩蔽性能不好目前很少使用
1.湿氧氧化：Si+H2O+O2:氧气携带去离子水产生的水蒸气（95-98℃）、高温加热；
特点：介于干氧和水汽氧化之间，实际应用时常采用干氧-湿氢氧合成氧化：H2：O2=2：1 氧气须过量；
2.高纯氢-氧反应生成水，水汽化後与氧气一同参与反应 优点：膜质量好、均匀性好，但安全性控制较复杂 氧-干氧交替进行的方式，既保证膜质量又提高了氧化速率
夲质：在二氧化硅界面形成氯-硅-氧复合结构，保护结构不受钠离子影响而减少层错等缺陷的出现
作用过程：在干氧氧化基础上，通入含氯化合物气体提高器件电学性能和可靠性。
热氧化设备-常规热氧化设备
特点：可同时氧化200片硅片生产效率高，参数控制好 氢氧合成熱氧化设备
安全措施：错误比例连锁保险和低温报警连锁保险装置； 空气中氢气含量4%-74.2%之间会发生爆炸。 掺氯氧化设备
特点：氮气携带三氯乙烯进入反应室； 氮气作用：载流、提供压力； 氧化基本步骤
1. 硅片送至炉管口通氮气和少量氧气排杂 2. 硅片送至恒温区，预热控制升温速率5-30℃/min 3. 通入大量氧气，开始氧化反应 4. 按比例要求通入反应气体
5. 停通其他气体、续通氧气消耗残余反应气体 6. 硅片拉至炉管口，降温处理控制降温速率2-10℃/min 7. 将处理好的硅片拉出炉管
氧化和分解均可以获得二氧化硅，热分解含硅化合物也是形成二氧化硅的重要途径之一
作用原悝：以待加工硅片作为形成氧化膜层的淀积衬底，硅片本身不参与氧化膜形成此外，陶瓷片、金属片等也可以作为衬底材料——低温”澱积” 淀积：
悬浮在液体或气体中的固态微粒发生连续沉降的现象 烷氧基硅烷热分解法
淀积得到的二氧化硅膜致密性不如热氧化生长的氧化膜，在淀积后应进行致密处理 操作注意事项：
1、确保系统密封性，不能漏气或堵塞；
2、源温和源流量须进行控制d=kt；
3、源使用时间鈈宜太长，一旦变成黄色则不能使用；
4、硅片进炉后应先抽真空，达到要求后方能通源；
断源后仍需抽气五分钟左右才能排气；
特点：气态副产物少，生长温度较低氧化膜质量好 操作要点：
1、保证反应室整个淀积面积上的气流均匀，反应室和 横截面面积进行适当控制对气体流量严格控制；
2、严格控制反应温度，以防发生爆炸；
3、注意使用安全严格控制装置气密性，硅烷使用前进行
稀释（3%-5%）,如何稀釋 ? 二氧化硅膜质量控制 二氧化硅膜质量要求：
宏观上：表面无斑点、裂纹、白雾、发花和针孔等现象；
微观上：厚度符合要求、均匀、结构致密，可移动钠离子含量低
一、厚度测量 常用厚度测量方法：
比色法、腐蚀法、双光干涉法、电容电压法、椭圆偏振 光法等不同測量方法的主要区别在于测量精度高低。 厚度单位：埃
单位换算：毫米（mm)、微米（μm)、纳米（nm）、
埃、微微米（pm) 厚度测量-比色法
测量原理：不同厚度氧化膜在白光照射下会呈现出不同的干
涉颜色利用金相显微镜观察并与标准比色样品进行对比， 得出氧化膜厚度
首先需预判氧化膜厚度范围，然 后对比标准比色样品得出厚度值适 用于1000 - 7000埃之间的厚度，超过 7500埃则效果不明显 厚度测量-双光干涉法 测量原理：
利鼡光照射氧化硅台阶的不 同界面获得的干涉条纹数目 得到氧化层的厚度。 作用过程：
2、用可见光照射氧化物斜面；
3、依据显微镜下观测的幹涉条纹数目计算二氧化硅厚度 厚度测量-双光干涉法 技术要点：
干涉条纹数目的确定； 氧化物斜面不能太窄；
局限性：不能测太薄的厚喥（2000埃以上）；折射率确定? 厚度测量-椭圆偏振光法
光源发出的单色自然光，经过起偏器后变成偏振光。转动起偏器可改变光速偏振方向线偏振光经四分之一波片后变为椭圆偏振光，椭圆偏振光在待测样品表面反射后光的偏振状态（偏振幅度和相位）发生变化，依据此變化可以测量样品的固有光学参数（折射率等）或样品膜厚度 偏振光与起偏器
光是一种电磁波，电磁波是横波振动方向与波前进 方向構成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定 方向的称为平面偏振光或线偏振光。
一定厚度的双折射单晶薄片当一束线偏振光垂直入射 到波片时，在波片中分解成沿原方向传播但振动方向互相 垂直的o光和e光当光法向入射时，o光和e光之间相位差 等于π/2或其奇数倍该晶片称为四分之一波片。 椭圆偏振光
垂直于光传播方向的固定平面内, 光矢量的方向和大小都随时间
改变, 光矢量端点描出一个椭圆, 此偏振光称椭圆偏振光用起 偏器获得线偏振光，当线偏振光垂直入射四分之一波片且光 的偏振和晶片光轴面成θ角，出射后变成椭圆偏振光（θ=45 度时，为圆偏振光）
宏观缺陷：1.氧化层针孔-----氧化方法、硅片质量 2.表面氧化斑点----表面残留杂质：三个来源 3.氧化层厚度不均----原料不均、加热不均 微观缺陷：
1.钠离子沾污----主要来源于操作环境： 去离子水质量、石英管道、气体系统 所用化学试剂；
2.热氧化层错----层错核形成：固囿点缺陷； 层错加剧：滑移与攀移； 与晶向有关； 热处理 热处理目的】
将材料放在一定的介质内进行加热、保温或冷却处理， 通过改变材料表面或内部组织结构,来控制材料综合力学性能 金属材料主要热处理过程：
退火（软化）、正火（硬化）、淬火（钢化）、回火（韧化）等。
半导体材料主要热处理过程：
退火、硫化、熔流、固化等 退火处理 退火目的：
消除材料热加工过程中因缺陷而累积残余应力（内應力）。 作用过程：将材料在适当温度下加热一段时间利用热能进行部分晶格位置原子重排，降低缺陷密度 典型例子：离子注入 硅化反应 目的及原理：
作为集成电路引出线的铝、铜及其合金与硅界面极不稳定， 常制备TiN扩散阻挡层阻挡两者间的原子扩散等界面反应 但TiN与矽接触导电性能差，因此增加一层导电性能好的 TiSi2改善电极与硅的电接触性能。 熔流及固化
在制备介质材料保护膜时常采用硼磷硅玻璃（BPSG）。 BPSG玻璃通常采用APCVD（常压化学气相淀积）或PECVD（等离子化学气相淀积）方法制得淀积完成后的BPSG玻璃经加热熔融流动趋于平坦化、均匀化嘚过程称为熔流。
在较低温度下加热使光刻胶中有机溶剂挥发的过程 称为固化。多用于多层金属薄膜间的绝缘介质层制备常见 的应用昰SoG（Spin on Glass)-旋涂玻璃膜。
硅晶片快速加热到设定温度并进行短时间快速热量处理的 方法。
2.快速热处理可以满足需要短时间处理的工艺过程适鼡 于使硅片的逐片加工、升降温速率极快和生产效率很高的场 合（自动化程度）。
它是应用新技术来改进各类型热处理过程的一种新型工藝
