版图设计期末复习.doc

第一章 绪论1、 什么是Scaling-down，它对集成电路的发展有什么重要作用？在器件按比例缩小过程中需要遵守哪些规则（CE，CV，QCE），这些规则的具体实现方式（1） 为了保证器件性能不变差，衬底掺杂浓度要相应增大。通过Scaling-down使集成电路的集成度不断提高，电路速度也不断提高，因此Scaling-down是推动集成电路发展的重要理论。（2） 在CE规则中，所有几何尺寸，包括横向和纵向尺寸，都缩小k倍；衬底掺杂浓度增大k倍；电源电压下降k倍。（3） 在CV规则中，所有几何尺寸都缩小k倍；电源电压保持不变；衬底掺杂浓度增大k2倍。（4） 在QCE规则中，器件尺寸k倍缩小，电源电压/k倍（1k）变化，衬底掺杂浓度增大k倍2、 什么是摩尔定律？集成电路容量每18个月增加一倍。3、 什么是版图设计？包含哪两个要素？（1）版图设计就是按照线路的要求和一定的工艺参数，设计出元件的图形并进行排列互连，以设计出一套供IC制造工艺中使用的光刻掩膜版的图形，称为版图或工艺复合图（2）一定功能的电路结构；一定的工艺规则4、集成电路全定制和半定制设计的过程，及区别自动化技术：半定制，标准单元技术手工技术：全定制，一般用于高性能数字电路或者模拟电路第二章电路基础知识1、管子的串并联，电阻模型分析。串联：两个宽长比为W/L的管子串联，若等价为一个管子，其宽长比为多少？并联：两个宽长比为W/L的管子并联，若等价为一个管子，其宽长比为多少？2、管子的尺寸标注3、复杂逻辑门的功能分析（写出逻辑表达式），或根据逻辑表达式，画出CMOS电路图 4、 传输门结构，原理（1）由两个增强型MOS管（一个P沟道，一个N沟道）组成。（2）C=0，！C=1时，两个管子都夹断，传输门截止，不能传输数据。（3）C=1，！C=0时，传输门导通。（4）双向传输门：数据可以从左边传输到右边，也可以从右边传输到左边，因此是一个双向传输门。5、CMOS电路中，NMOS和PMOS管子的宽长比，对输出特性的影响。例如：对于CMOS反相器，若要获得对称的输出特性，两个管子应如何设计？若NMOS和PMOS管子的宽长比相同，则上升和下降时间之间有什么关系。第三章半导体制造工艺1、当掺杂的杂质浓度增高时，电阻率会随着浓度增高快速降低吗？与温度有关：杂质需要完全电离；掺杂半导体中载流子的迁移率会随杂质浓度增加而显著下降2、 集成电路单道工艺通常包含哪几类？（1）薄膜制备工艺：包括外延生长、氧化工艺、薄膜淀积工艺，如制造金属、绝缘层等。（2）图形转移工艺：包括光刻工艺和刻蚀工艺。（3）掺杂工艺：包括扩散工艺和离子注入工艺。3、 什么是制版？光刻掩膜版就是将电路版图的各个层分别转移到一种涂有感光材料的优质玻璃上，为将来再转移到晶圆做准备，这就是制版4、 根据给定的光刻胶类型（正胶或负胶），以及需要转移的图形形状，画出需要的掩膜版。5、多晶硅的刻蚀需要哪几步？预刻蚀、主刻蚀、过刻蚀6、什么是光刻？什么是刻蚀？光刻：将图形转移到覆盖在半导体硅片表面的光刻胶刻蚀：将图形转移到光刻胶下面组成器件的各层薄膜上7、哪一种刻蚀方法容易产生横向钻蚀？湿法刻蚀8、常用的掺杂工艺有哪两种？二者相比，优势工艺体现在哪些方面？（1）主要的掺杂工艺：扩散和离子注入（2）扩散：根据扩散的原理，使杂质从高浓度处向低浓度处扩散。两个要素：高温和浓度梯度，用于结较深，线条较粗的器件（3）离子注入：与扩散比，离子注入技术具有加工温度低、大面积注入杂质仍能保证均匀、掺杂种类广泛等优点，用于浅结与细线条图形9、什么是方块电阻？与电阻值的关系（用公式表示）？1/g用R表示，称为方块电阻第四章版图设计基础1、绘图层和研磨层之间存在什么关系？研磨层来自绘图层，要比绘图层多n:12、会画MOS管版图（四端）和尺寸标注3、接触孔和通孔的区别接触孔特指最低层金属孔，用于将最低层金属和多晶硅或者扩散层连接起来。而通孔则是指允许更高层金属进行相互连接的孔4、什么是版图设计规则？制定的目的是什么？设计规则：考虑器件在正常工作的条件下，根据实际工艺水平和成品率要求，给出的一组同一工艺层及不同工艺层之间几何尺寸的限制，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现目的：使芯片尺寸在尽可能小的前提下，避免线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的问题，尽可能地提高电路制备的成品率5、 版图设计规则包括哪两种？各自优缺点？（1）l设计规则或规整格式设计规则 优点：版图设计独立于工艺和实际尺寸缺点：与工艺线所具有的工艺分辨率有关，线宽偏离理想特征尺寸的上限以及掩膜版之间的最大套准偏差（2）微米设计规则，又称自由格式规则优点：由于各尺寸可相对独立地选择，所以可把尺寸定得合理缺点：对于一个设计级别，就要有一整套数字，因而显得烦琐6、版图设计规则，填表。7、分析芯片设计结果图，分析是由于违反了哪种设计规则。8、识版图：根据版图，给出逻辑表达式（管子的串并联）。9、版图验证包括哪些？各个概念。DRC ERC LVS第五章数字电路版图设计1、驱动能力的设计原则在确保驱动的前提下，尽量选择小的器件2、在标准单元技术中，如何兼顾局部优化和全局优化？对每个逻辑门都进行专门设计，即获得局部优化；在互连过程中，应用软件工具，实现全局优化。3、标准单元库需要哪三方面的内容？分别在集成电路设计流程的哪一步使用？（1）逻辑单元符号库与功能单元库；（2）拓扑单元库；（3）版图单元库。4、版图单元的特点有哪些？（宽度，高度，电源、地线，输入/输出端）（1）各版图单元可以有不同的宽度，但必须有相同的高度。（2）单元的电源线和地线通常安排在单元的上下端，从单元的左右两侧同时出线，电源、地线两侧的位置要相同，线的宽度要一致，以便单元电源、地线的对接。（3）单元的输入/ 输出端通常安排在电源和地线垂直的位置5、输入单元主要考虑（保护）功能，输出单元除了考虑其（驱动）能力之外，还要具有一定的（功能）。6、什么是ESD（Electrostatic discharge），静电放电，为什么CMOS集成电路要考虑ESD保护问题？由于薄栅氧化层的击穿电压较低，必须加入有效的在片ESD保护电路以箝位加到内部电路栅氧上的过冲电压7、采用漏端开路结构实现逻辑与。第六章模拟电路版图设计1、与数字电路版图设计相比，模拟电路版图设计更注重（性能）。2、模拟电路版图设计需要考虑的寄生效应包括哪些？寄生电容、寄生电阻、寄生电感3、减少寄生电容的设计方法包括哪些？（1）让那一部分布线寄生参数小的导线尽量短，以减少重叠（2）选择远离衬底的金属层走线（3）在布线时最好绕过电路模块，而不是仅仅简单的在它上面走线。应该让敏感的信号远离4、在版图设计中，可以利用寄生参数吗？为什么？5、模拟集成电路中的匹配技术有哪些？（靠近、周围环境、方向、电路功能、根器件、指状交叉、虚设器件、四方交叉、寄生参数匹配）实验考试：画版图：给定库名称，单元名称，设计规则，画出版图，写主要步骤。常用快捷键名称和作用