電科《集成電路原理》期末考試試卷一、填空題1.（1分）年，第一次觀測到了具有放大作用的晶體管。2 . （ 2分）摩爾定律是指 0集成電路按為 、

工作原理 來分可 分、（4分）理、去膠。

涂膠、前烘、 、_

、、 —和5. ( 4 分為 、

) MOSFET、

可 以 分、四種基本類型。（3分）MOSFET。（2分）在CMO茨相器中，V,V 分別作為PMO制NMOS勺和;作n Out為PMOS勺源極和體端，作為NMOS勺源極和體端。（2分）CMO徵輯電路的功耗可以分為和。T（3分）下圖的傳輸門陣列中V =5V,各管的閾值電壓V=1V,電路中各節點的初始TDD0,Y=VVJI 2 3::IVDD-——_丫3（6分）寫出下列電路輸出信號的邏輯表達式：丫=;丫=1 2AB二、畫圖題：（12分）（6分）CMOY=ABD+CDMO箏最少。（6分）用動態電路級聯實現邏輯功能Y=ABC ,畫出其相應的電路圖三、簡答題：（每小題5分，共20分）nCMO的制作工藝流程，n阱的作用是什么?LOCOS：藝有什么缺點，更好的隔離方法是什么?CMOSI路的優點簡述動態電路的優點和存在的問題四、分析設計題：（38分（12分）考慮標準0.13PmCMOE藝下NMO霸，寬長比為W/L=0.26Pm/0.13Pm,ox柵氧厚度為t =2.6nm，室溫下電子遷移率K=220cm2/V|_s，閾值電壓V=0.3V,計算oxV 1.0V、V =0.3V和0.9V時I的大小。已知：a =8.85乂10堂七/cm,GS= DS D o

3.9。x=（12分）如圖所示，M1和M2兩管申聯，且B<VG-Vr<，請問:1）NMO,S它們各工作在什么狀態？PMOS它們各工作在什么狀態？證明兩管申聯的等效導電因子是e^K1/（K<H）O3.（14分）CMO10fF3.升時間和下降時間都不能大于 40ps，并要求最大噪聲容限不小丁 0.55V。針對0.13Hm工藝，已知:V?=0.30V,V =—0.28V,Tp14

220cm2/V[s

=76cm2/s,t =2.6nm,端=8.85x10F/ox

%x=

3.9,V =1.2V,ln14.33=2.66ln14=2.64。DD《集成電路原理》期末考試試卷：（30分）1. （1分）19472.（也就是集成度）大約每（3分）數字集成電路，模擬集成電路，數模混合集成電路（4分）曝光，顯影，堅膜，刻蝕

參考答案（2分）集成電路中的晶體管數目18個月翻一番（4分）NMOS,NMOS,PMOS,耗盡型PMOS（3分）柵電極材料，柵氧化層的質量和厚度，襯底摻雜濃度（2分）柵極，漏極，VDD,GND（2分）動態功耗，靜態功耗9. （3分）4,3,210.（6分）（A+B）C+D,AB+AB,AB+C：（12分）TTrrJL.

TTJC

rTrlrl---HAB ——D三、 簡答題：（每小題5分，共20分）1.答：n阱CMOS勺制作工藝流程：1.準備硅片材料；2.形成n阱；3.場區隔離；4.形成多晶硅柵；5.源漏區n+/p+注入；6.形成接觸孔；7.形成金屬互連；8.形成鈍化層。n阱的作用：作為PMO管的襯底，把PMO箱做在n阱里。答：場區氧化的作用：隔離MOS晶體管。LOCOS工藝的缺點：會形成鳥嘴，使有源區面積比版圖設計的小。更好的隔離方法：淺槽隔離技術。答：1.是一無比電路，具有最大的邏輯擺幅；2.在低電平狀態不存在直流導通電流；靜態功耗低；4.直流噪聲容限大；5.采用對稱設計獲得最佳性能。答：動態電路的優點：1MOS管數目，有利于減小面積；減小了電容，有利于提高速度；保持了無比電路的特點。動態電路存在的問題：1.靠電荷存儲效應保存信息，影響電路的可靠性；存在電荷分享、級聯、電荷泄漏等問題；需要時鐘信號控制，增加設計復雜性。四、 分析設計題：（共38分）1. (12MOSFETP:W、…3.98.8510J40.26"ox/

()=220toxt

L

2.6100.13

=584.1(」AV/)GS T DS GS 當V =1.0V(>V=0.3V)、V =0.3V(<V —V =0.7V)時，NMOStGS T DS GS 線性區電流為：I -V)V

12—V]=96.3765(」A) 4 分2D=I(VGS

DS

2DSGS T DS GS 當V =1.0V(>V=0.3V)、V =0.9V(>V —V=0.7V)時，NMOSfGS T DS GS 飽和區電流為：I-2

(VGS-

VT

_=143.1045(」A) 4 分2. (12分)解： 設中間節點為C。分析知當電壓滿足VB<VG-VT<VA時，在電路達到穩態之后， M1和M2都導通。于是對M1而言，有GS T G V -V》0,即VcVGS T G G T A, DS GS 又V -V<V即V >V —V G T A, DS GS M2

V —VGS

DS，故M2 工作于線性區。AV3AV依據NMOSFET和PMOSFET的電壓反轉對稱性知，若兩管都是PMOSFET,則M1工作于線性區，M2工作于飽和區。 3分取一例證明。以此題中的NMOSFET和給定的偏壓為例， 兩個NMOS管等效為一個NMOS管后，依VB<VG-VT<VA知該等效管應工作于飽和區。故對M1、M2和等效管Meff有：/ 22 i =K(V V，ID2=K2[(VG-VT-VB)-(VG2 i =K(V VDeff eff G—S— B2I.IIKKK則有D1 KKK

1Deff

1.1_1KKK 1 2 eff

D1 1D2=1

一1 2 eff即Keff=K1K2/(K1+K2)3.（14分）解：先考慮瞬態特性要求:十亍 |-"迫1+ 1

It f一i」每)2f

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0.1 )］燈=首［_哀,丁

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a V 0.3V0.28 a=— = =0.233 TN =0.25V T1.2 V1.2DD DD得K=4.08104-A/V K=4.2210WV4 2 (2N11W11W1W■-=()」C=()」0"□一2L2Lt1W1W■-K一（一）」C一（一）J二2L2Lt! OX”W”W(-)P京.09代入相關參數可得」W(—)—2.89L.L/N------rW=1.052Mm,即｛"W^0.376kmN考察噪聲容限：、［Kv+V-+V\jV氏兀KfV-+V\由V