半导体技术期末复习
半导体技术期末复习集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
1.20世纪上半叶对半导体产业发展做出贡献的4种不同产业。P2
答：真空管电子学、无线电通信、机械制表机、固体物理
2.列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。P4
小规模集成电路 20世纪60年代前期 2-50个芯片
中规模集成电路 20世纪60年代到70年代前期 20-5000个芯片
大规模集成电路 20世纪70年代前期到70年代后期 5000-100000个芯片
超大规模集成电路20世纪70年代后期到80年代后期个芯片
甚大规模集成电路 20世纪90年代后期至今大于1000000个芯片
3.列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势。P8
1、提高芯片性能:提高速度和降低功耗。1）、器件做的越小，芯片上的器件就越多，芯片的速度就提高；2）、使用材料，通过芯片表面的电路和器件来提高电信号的传输。
2、提高芯片可靠性
3、降低芯片成本
原因：根本原因是得益于CD尺存的减小；半导体产品市场的大幅度增长。
4.什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？P9
芯片的物理尺寸特征被称为特征尺寸，最小的特征尺寸称为关键尺寸。
将CD作为定义制造复杂性水平的标准，也就是如果你拥有在硅片上制造某种CD的能力，那你就能加工其他所有特征尺寸，由于这些尺寸更大，因此更容易生产。例如，如果芯片上的最小尺寸是0.18um，那么这个尺寸就是CD。半导体产业使用“技术节点”这一术语描述在硅片制造中使用的可应用CD .
5.什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律正确吗？P10
1964年摩尔预言在一块芯片上的晶体管数大约每隔一年翻一番（后来在1975年被修正为预计每18个月翻一番）。摩尔定律惊人的准确！
6.以B掺入Si中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和P型半导体。
在硅晶体中掺入硼，硼是Ⅲ族元素，硼替代原有硅原子位置，由于Ⅲ族元素最外层只有3个价电子，与周围硅原子产生共价键时，产生一个空穴，而本身接受一个电子称为带负电的离子，通常我们称这种杂质为受主杂质。这种半导体主要依靠受主提供的空穴导电，这种依靠空穴导电的半导体称为p型半导体。
7.以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和N 型半导体。
在As中掺入Ge ， Ge 是V族元素杂质， Ge杂质会替代原来硅原子的位置，与周围的硅原子形成共价键，多余的一个电子便成了能够导电的自由电子，本身变成带正电的离子，通常我们称这种杂质为施主杂质。这种半导体依靠施主提供的电子导电，这种依靠电子导电的半导体称为n型半导体。
8.半导体内的载流子三种运动：载流子的扩散运动，载流子的热运动和载流子的漂移运动。
9.双极晶体管有多少个电极、结和类型？电极的名称分别是什么？类型名称分别是什么？P46
有三电极和两个pn结、两种类型。
电极名称：发射极、基极、集电极。
类型名称：pnp、npn.
10.其他电极形成物理的pn结。场效应管（FET）的两种基本类型是什么？他们之间的主要区别是什么？P50
答：结型（JFET）和金属-氧化物型（MOSFET）半导体。
区别是：MOSFET作为场效应晶体管输入端的栅极由一层薄介质与晶体管的其他两极绝缘。JFET的栅极实际上同晶体管
11.半导体级硅有多纯？P64
9个9
12.描述非晶材料。为什么这种硅不能用于硅片？P65
非晶材料指的是非晶固体材料，它们没有重复的结构，并且在原子级结构上体现的是杂乱的结构。非晶硅对生产半导体器件所需的硅片来讲是没有任何用处的，这是因为器件的许多电学和机械性质都与它的原子级结构有关，这就要求重复性的结构使得芯片与芯片之间的性能有重复性。
13.多晶：晶胞不是有规律地排列
单晶：晶胞在三维方向上整齐地重复排列
14.什么是晶体缺陷？P73
晶体缺陷指的是在重复排列的晶胞结构中出现的任何中断。研究晶体缺陷是非常重要的，因为它对半导体的电学特性有破坏作用。在硅中主要存在三种普遍的缺陷形式：
点缺陷：原子层面的局部缺陷，包括空位缺陷、间隙原子缺陷和Frenkel 缺陷
位错：错位的晶胞
层错：晶体结构的缺陷
15.什么是物质的四种形态？试分别描述之。P87
固体、液体、气体和等离子体（电离的气体）
16.吸收和吸附之间有什么不同？P91-92
吸收:物质吸取其他实物或能量的过程。气体被液体或固体吸取，或液体被固体所吸取。在吸收过程中，一种物质将另一种物质吸进体内与其融和或化合。吸收是气体或液体进入其他材料的主要方式.
吸附是气体或液体被束缚在固体表面，被吸附的分子通过化学束缚或者物理吸引这样的弱束缚黏在物体表面。
17.什么是酸？列出在硅片厂中常用的三种酸。P95
酸是一种包含氢并且氢在水中裂解形成水合氢离子H
3
O+的溶液。硅片厂中
常用的酸有HF,HCL, H
2SO
4
, HNO
3
, H
3
PO
4
18.什么是碱？列出在硅片厂中常用的三种碱。P96
碱是一类含有OH根的化合物，在溶液中发生水解生成氢氧根离子OH-。
硅片厂中常用的碱有NaOH, NH
4
OH, KOH
19.什么是溶剂？列出在硅片厂中常用的三种溶剂。P97
溶剂是一种能够溶解其他物质形成溶液的物质。硅片厂中常用的溶剂有：去离子水，异丙醇、三氯乙烯、丙酮、二甲苯
20.说明五类净化间沾污。P107
沾污指的是半导体制造过程中引入半导体硅片的任何危害芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。
净化间沾污有：颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层、静电释放。
21.什么是等离子体？它对工艺腔有什么益处？P181
等离子体是一种中性、高能量、离子化的气体，包含中性原子或分子、带电离子和自由电子。
等离子体可以提供发生在硅表面的气体反应所需要的大部分能量，因此被广泛应用于晶片制造的各个步骤；另一个应用是通过等离子体刻蚀选择性的去除金属。
22.硅片中氧化膜的用途
1、器件保护和隔离
2、表面钝化
3、栅氧电介质
4、掺杂阻挡
5、金属层间的介质层
23.如果热生长氧化层厚度为20000A，那么硅消耗多少？9200A. P215 2000×0.46=920（A）
24.氧化生长模式P251
（参考，暂时不考）
25.化学气相淀积 P246
26.什么是快速热处理（RTP）？相比于传统炉其6大优点是什么？P228快速热处理是在非常短的时间内将单个硅片加热至400~1300℃温度范围内的一种方法；
1、温度均匀性好
2、杂质运动最小
3、硅片间的重复性
4、产量高
5、由于快速加热产生应力，增加了强度
6、有利于绝对温度的测量
27.什么是薄膜？列举并描述可接受的薄膜的8个特征。P242
薄膜是指一种在衬底上生长的薄固体物质。如果一种固体物质具有三维尺寸，那么薄膜是指某一维（通常是厚度）远远小于另外两维上的尺寸。
1、好的台阶覆盖能力
2、填充高的深宽比间隙能力
3、好的厚度均匀性
4、高纯度和高密度
5、受控制的化学剂量
6、高度的结构完整性和低的膜应力
7、好的电学特性
8、对衬底材料或下层膜好的粘附性
28.列举并描述薄膜生长的三个阶段。P244
晶核形成，成束的稳定小晶核形成
聚集成束，也称为岛生长
形成连续的膜。
29.并描述CVD反应中的8个步骤。P247
1、气体传输至淀积区域：反应气体充反应腔入口区域流动到硅片表面的淀积区域；
2、膜先驱物的形成：气相反应导致膜先驱物和副产物的形成；
3、膜先驱物附着在硅片表面：大量膜先驱物运输到硅片表面；
4、膜先驱物粘附：膜先驱物粘附在硅片表面
5、膜先驱物扩散：膜先驱物向膜生长区域的表面扩散；
6、表面反应：表面化学反应导致膜淀积和副产物的生成；
7、副产物从表面移除：吸附表面反应的副产物；
8、副产物从反应表面腔移除：反应的副产物从淀积区域随气流流动到反应腔出口并排出。
30.什么是外延？解释自掺杂和外扩散。P267
外延就是在单晶衬底上淀积一层薄的单晶层，新淀积的这层称为外延层。
自掺杂：掺杂杂质从衬底蒸发，或者是由于淀积过程中氯对硅片表面的腐蚀而自发进行的一种掺杂不均匀的现象。
外扩散：衬底作为掺杂杂质源扩散到外延层的一种不规则掺杂形式，称为外扩散。
31.定义分辨率。P312
分辨率：光刻中的一个重要的性能指标，是将硅片上两个邻近的特征图形区分开来的能力。
32.解释负性和正性光刻的区别。P314
负性光刻：是把与掩膜板上相反的图形复制到硅片表面，曝光后，光刻胶会因交联而变得不可溶解，并会硬化，交联的光刻胶便不能在溶剂中被洗掉，是的光刻胶上图形与投影掩膜板上的图形相反。
正性光刻：是把与掩膜板上相同的图形复制到硅片上，曝光后的区域经历一种光化学反应，使得其在显影液中软化并可以溶解，形成的光刻胶的图形与投影掩膜板上的相同。
两者的区别在于光刻胶的种类不同。
33.列出光刻的8个步骤，并对每一步做出简要解释。P316
1、气相成底膜处理：目的是增强硅片和光刻胶之间的粘附性；
2、旋转涂胶：采用旋转的方式使得所涂光刻胶较为均匀；
3、软烘：目的是去除光刻胶中的溶剂；
4、对准和曝光：目的是将掩膜板上的图形转移到涂胶的硅片上，且光能激活光刻胶中的光敏成分；
5、曝光后烘培：对紫外光刻胶在100到110度之间进行烘培。紧随在光刻胶曝光之后；
6、显影：硅片表面光刻胶中产生图形的关键步骤，将光刻胶上可溶解区域被化学显影剂溶解，将可见的图形留在硅片表面；
7、坚膜烘培：显影后的热烘指的就是坚膜烘培，目的在于挥发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性；
8、显影后检查：目的在于去顶光刻图形的质量。
34.列出并解释两种形式的光波干涉。P344
相长干涉和相消干涉。
35.什么是空间相干？为什么在光刻中控制它？P348
光是一种电磁波，在传播过程中，具有相同相位的不同光波在交汇点具有空间相干。空间相关可以通过光学系统加以控制，使图像中可能形成
的干涉图像最小。如果不控制，在光刻胶上干涉结果看起来可能是亮暗点的粒状图形，被称做斑纹。
36. 什么是数值孔径？陈述它的公式，包括近似公式。P353
透镜收集衍射光的能力称之为透镜的数值孔径。透镜数值孔径越大，其成像质量越高。其公式为sin r NA n n
f
θ==，其中n 为为图像介质的折射率 θ为主光轴与透镜边缘线的夹角，
r 为透镜的半径，f 为透镜的焦距
37. 什么是抗反射涂层，它是怎样减小驻波的？P354
抗反射涂层：曝光光线通过投影掩膜板后再光刻胶上形成图案，在光刻胶下面最终要被刻蚀形成图案的底层薄膜，在这层薄膜上涂上反光的涂层，就称为抗反射涂层。
抗反射涂层通过抑制曝光光束减少不想要的光反射，从而避免了入射光波与反射光波之间的干涉，抑制了驻波的产生。
38. 陈述分辨率公式。影响光刻分辨率的三个参数是什么？计算扫描光刻机的分辨率，假设波长是248nm ，NA 是0.65，k 是0.6。 P358 在光刻中，分辨率定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图像的能力。分辨率对任何光学系统都是一个重要的参数，并且对光刻非常关键，因为我们需要在硅片上制造出极小的器件尺寸。分辨率公式R 为：k R NA λ=，其中λ为光源的波长，NA 为曝光光学系统的数值孔径。因而，影响光刻分辨率的三个参数为波长、数值孔径和工艺因子。
39. 给出焦深和焦面的定义。写出计算焦深的公式。P359
焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续地保持清晰，这个范围被称为焦深，也称为景深。焦点是沿透镜中心出现最佳图像的点。焦深是焦点上面和下面的范围，在该范围内能量相对为常量。焦深方程为22()DOF NA λ
=在光刻中，对图像质量起关键作用的两个因素是分辨率和
焦深。当数值孔径增加后，透镜就可以捕获更多的光学细节并且系统的分辨能力也增加了，相应地焦深就会减小。增加图像分辨率对亚微米特征尺寸是必须的，然而，焦深减小的结果是严重缩减了光学系统的工艺宽容度。所以在半导体制造中，既要获得更好的分辨率来形成关键尺寸的图形，又要保持合适的焦深。
40. 刻蚀工艺有哪两种类型？简要描述各类刻蚀工艺。P405
两种基本刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。
干法刻蚀是把硅片表面暴露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应，从而去掉曝露的表面材料。是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法。
湿法腐蚀，利用液体化学试剂（例如酸、碱、溶剂）以化学方式去除硅片表面的材料。一般适用于尺寸较大的情况。
41. 讨论刻蚀残留物，他们为什么产生以及要怎样去除？P410
刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面不想要的材料，主要覆盖在腔体内壁或被刻蚀图形的底部。
它的产生有多种原因，例如被刻蚀膜层中的污染物、选择了不合适的化学刻蚀剂、腔体中的污染物、膜层中不均匀的杂质分布。
刻蚀残留物是IC制造过程中的硅片污染源，并能在去除光刻胶过程中带来一些问题。为了去除刻蚀残留物，有时在刻蚀完成后会进行过刻蚀。在一些情况下，刻蚀残留物可以在去除光刻胶的过程中或用湿法化学腐蚀去掉。
42.什么是刻蚀中的等离子体诱导损伤，以及这些损伤带来什么问题
P411
包含带能离子、电子和激发分子的等离子体可引起对硅片上的敏感器件引起等离子体诱导损伤。一种主要的损伤是非均匀等离子体在晶体管栅电极产生陷阱电荷，引起薄栅氧化硅的击穿。另一种器件损伤是能量离子对曝露的栅氧化层的轰击。在刻蚀过程中，这种损伤在刻蚀的时候能在栅电极的边缘发生。
43.倒掺杂 P466
在阱的同一区域内，先采用高能量、大剂量的杂质注入，然后采用低能量、浅结深和小掺杂剂量的注入。
倒掺杂技术使得源漏极在衬底深处的掺杂浓度较大，而表面掺杂浓度较小，这样既保证了沟道打开时有足够的载流子浓度形成电流，又使沟道关闭时，源漏间漏电流因为表面载流子浓度低而降低。
44.简述离子注入 P443
离子注入是通过高压离子轰击把杂质引入硅片的过程，杂质通过与硅片发生原子级的高能碰撞，才能被注入，是一种向硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。它是一个物理过程，不发生化学反应。
45.硅片制造的常用杂质. P442
受主杂质：硼、铝、镓、铟；
施主杂质：氮、磷、砷、锑。
46.列举并解释扩散的三个步骤.P445
硅中固态杂质的热扩散需要三个步骤：预淀积、推进和激活。
预淀积：在预淀积过程中，硅片被送入高温扩散炉中，杂质原子从源区转移到扩散炉内。然后杂质仅进入了硅片中很薄的一层，且其表面浓度是恒定的。预淀积为整个扩散过程建立了浓度梯度。
推进：这是个高温过程，用以使淀积的杂质穿过硅晶体，在硅片中形成期望的节深。
激活：这时的温度要稍微升高一点，使杂质原子与晶格中的硅原子键合。这个过程激活了杂质原子，改变了硅的电导率。
47.杂质的固溶极限P446
在一定的温度下，硅能吸收的杂质数量是一定的，称之为固溶度极限。
48.什么是射程？解释能量与射程之间的关系。P450
离子射程指的是离子注入过程中，离子穿入硅片的总距离。注入机的能量越高，意味着杂质原子能穿入硅片越深，射程就越大。
49.描述注入过程中的两种主要能量损失机制。P451
注入离子在穿行硅片的过程中与硅原子发生碰撞，导致能量损失，并最终停止在某一深度。两个主要能量损失机制是电子阻碍和核阻碍。电子阻碍是杂质原子与靶材料的电子发生反应造成的。核阻碍是由于杂质原子与硅原子发生碰撞，造成硅原子的移位。
50.离子束扩散和空间电荷中和 P458
由于电荷之间的相互排斥，所以一束仅包含正电荷的离子束本身是不稳定的，容易造成离子束膨胀，即离子束的直径在行程过程中不断增大，最终导致注入不均匀。
离子束扩大可以用二次电子中和正离子的方法缓解，被称为空间电荷中和。
中科大半导体器件原理考试重点
《半导体器件原理》课程复习提纲 2017.12 基础：半导体物理、半导体器件的基本概念、物理效应。 重点：PN结、金半结、双极型晶体管、JFET、MESFET、MOSFET。根据物理效应、物理方程、实验修正等，理解半导体器件的工作原理和特性曲线，掌握器件的工作方程和各种修正效应，了解器件的参数意义，能够进行器件设计、优化、应用、仿真与建模等。 第一章：半导体物理基础 主要内容包括半导体材料、半导体能带、本征载流子浓度、非本征载流子、本征与掺杂半导体、施主与受主、漂移扩散模型、载流子输运现象、平衡与非平衡载流子。 半导体物理有关的基本概念，质量作用定律，热平衡与非平衡、漂移、扩散，载流子的注入、产生和复合过程，描述载流子输 运现象的连续性方程和泊松方程。（不作考试要求） 第二章：p－n结 主要内容包括热平衡下的p－n结，空间电荷区、耗尽区（耗尽层）、内建电场等概念，p－n结的瞬态特性，结击穿，异质结与高低结。 耗尽近似条件，空间电荷区、耗尽区（耗尽层）、内建电势等概念，讨论pn结主要以突变结（包括单边突变结）和线性缓变结为例，电荷分布和电场分布，耗尽区宽度，势垒电容和扩散电容的概念、定义，直流特性：理想二极管IV方程的推导；
对于考虑产生复合效应、大注入效应、温度效应对直流伏安特性的简单修正。PN的瞬态特性，利用电荷控制模型近似计算瞬变时间。结击穿机制主要包括热电击穿、隧道击穿和雪崩击穿。要求掌握隧道效应和碰撞电离雪崩倍增的概念，雪崩击穿条件，雪崩击穿电压、临界击穿电场及穿通电压的概念，异质结的结构及概念，异质结的输运电流模型。高低结的特性。 第三章：双极型晶体管 主要内容包括基本原理，直流特性，频率响应，开关特性，异质结晶体管。 晶体管放大原理，端电流的组成，电流增益的概念以及提高电流增益的原则和方法。理性晶体管的伏安特性，工作状态的判定，输入输出特性曲线分析，对理想特性的简单修正，缓变基区的少子分布计算，基区扩展电阻和发射极电流集边效应，基区宽度调制，基区展宽效应，雪崩倍增效应，基区穿通效应，产生复合电流和大注入效应，晶体管的物理模型E－M模型和电路模型G－P 模型。跨导和输入电导参数，低频小信号等效电路和高频等效电路，频率参数，包括共基极截止频率fα和共射极截止频率fβ的定义，特征频率f T的定义，频率功率的限制，其中少子渡越基区时间，提高频率特性的主要措施。开关特性的参数定义，开关时间的定义和开关过程的描述，利用电荷控制方程简单计算开关时间。 开关晶体管中最重要的参数是少子寿命。异质结双极型晶体管的结构及优点。
半导体器件基本结构
课题4.1 半导体器件基本结构 4.2晶体二极管 教学目标【知识目标】掌握PN结单向导体的原理 【能力目标】1.懂得什么是半导体 2.理解PN结的单向导电性 3.掌握半导体的分类 4.懂得半导体的主要参数【德育目标】培养学生的抽象理解能力 教 学重点半导体的主要参数 教 学 难 点 PN结单向导体的原理 教 学时间2课时（第11周） 教 具 准 备 半导体、电阻、电流表 教学组织与实施 教师活动学生活动 【新课导入】 提问1： 【新课讲授】 1.导体绝缘体和半导体 各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能。 通常把电阻系数小的（电阻系数的范围约在0.01~1欧毫米/米）、导电性能好的物体叫做导体。例如：银、铜、铝是良导体。 含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。 电阻系数很大的（电阻系数的范围约为10~10欧姆·毫米/米）、导电性能很差的物体叫做绝缘体。例如：陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体，以及干燥的木材等都是绝缘体（也叫电介质）。 举例说明哪些是导体哪些是绝缘体哪些是半导体
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。例如：硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。半导体在电子技术领域应用越来越广泛。 2.PN结 PN结（PN junction）。采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。 P型半导体（P指positive，带正电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴； N型半导体（N指negative，带负电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。 3.PN结的单向导电性 PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN 结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。 如果外加电压使PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压，简称正偏； PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压，简称反偏。 (1) PN结加正向电压时的导电情况 外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。 (2)PN结加反向电压时的导电情况 外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。 分清楚P型半导体和N型半导体
半导体器件物理及工艺
?平时成绩30% + 考试成绩70% ?名词解释（2x5=10）+ 简答与画图（8x10=80）+ 计算（1x10=10） 名词解释 p型和n型半导体 漂移和扩散 简并半导体 异质结 量子隧穿 耗尽区 阈值电压 CMOS 欧姆接触 肖特基势垒接触 简答与画图 1.从能带的角度分析金属、半导体和绝缘体之间的区别。 2.分析pn结电流及耗尽区宽度与偏压的关系。 3.什么是pn结的整流（单向导电）特性？画出理想pn结电流-电压曲线示意图。 4.BJT各区的结构有何特点？为什么？ 5.BJT有哪几种工作模式，各模式的偏置情况怎样？ 6.画出p-n-p BJT工作在放大模式下的空穴电流分布。 7.MOS二极管的金属偏压对半导体的影响有哪些？ 8.MOSFET中的沟道是多子积累、弱反型还是强反型？强反型的判据是什么？ 9.当VG大于VT且保持不变时，画出MOSFET的I-V曲线，并画出在线性区、非线 性区和饱和区时的沟道形状。 10.MOSFET的阈值电压与哪些因素有关？ 11.半导体存储器的详细分类是怎样的？日常使用的U盘属于哪种类型的存储器，画出 其基本单元的结构示意图，并简要说明其工作原理。 12.画出不同偏压下，金属与n型半导体接触的能带图。 13.金属与半导体可以形成哪两种类型的接触？MESFET中的三个金属-半导体接触分 别是哪种类型？ 14.对于一耗尽型MESFET，画出VG=0, -0.5, -1V（均大于阈值电压）时的I-V曲线示 意图。 15.画出隧道二极管的I-V曲线，并画出电流为谷值时对应的能带图。 16.两能级间的基本跃迁过程有哪些，发光二极管及激光器的主要跃迁机制分别是哪 种？ 计算 Pn结的内建电势及耗尽区宽度
半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全)
常用术语翻译 active region 有源区 2.active ponent有源器件 3.Anneal退火 4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积 5.BEOL（生产线）后端工序 6.BiCMOS双极CMOS 7.bonding wire 焊线，引线 8.BPSG 硼磷硅玻璃 9.channel length沟道长度 10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积 11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化 12.damascene 大马士革工艺 13.deposition淀积 14.diffusion 扩散 15.dopant concentration掺杂浓度 16.dry oxidation 干法氧化 17.epitaxial layer 外延层 18.etch rate 刻蚀速率 19.fabrication制造 20.gate oxide 栅氧化硅 21.IC reliability 集成电路可靠性 22.interlayer dielectric 层间介质（ILD） 23.ion implanter 离子注入机 24.magnetron sputtering 磁控溅射 25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积 26.pc board 印刷电路板 27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD 28.polish 抛光 29.RF sputtering 射频溅射 30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）
半导体制造技术
Semiconductor Manufacturing Technology 半导体制造技术 Instructor’s Manual Michael Quirk Julian Serda Copyright Prentice Hall
Table of Contents 目录 Overview I. Chapter 1. Semiconductor industry overview 2. Semiconductor materials 3. Device technologies—IC families 4. Silicon and wafer preparation 5. Chemicals in the industry 6. Contamination control 7. Process metrology 8. Process gas controls 9. IC fabrication overview 10. Oxidation 11. Deposition 12. Metallization 13. Photoresist 14. Exposure 15. Develop 16. Etch 17. Ion implant 18. Polish 19. Test 20. Assembly and packaging II. Answers to End-of-Chapter Review Questions III. Test Bank (supplied on diskette) IV. Chapter illustrations, tables, bulleted lists and major topics (supplied on CD-ROM) Notes to Instructors: 1)The chapter overview provides a concise summary of the main topics in each chapter. 2)The correct answer for each test bank question is highlighted in bold. Test bank questions are based on the end-of-chapter questions. If a student studies the end-of-chapter questions (which are linked to the italicized words in each chapter), then they will be successful on the test bank questions. 2
半导体制造技术题库答案
1.分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。 快速气相掺杂(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速热处理过程(RTP)将处在掺杂剂气氛中的硅片快速均匀地加热至所需要的温度，同时掺杂剂发生反应产生杂质原子，杂质原子直接从气态转变为被硅表面吸附的固态，然后进行固相扩散，完成掺杂目的。 同普通扩散炉中的掺杂不同，快速气相掺杂在硅片表面上并未形成含有杂质的玻璃层；同离子注入相比(特别是在浅结的应用上)，RVD技术的潜在优势是：它并不受注入所带来的一些效应的影响；对于选择扩散来说，采用快速气相掺杂工艺仍需要掩膜。另外，快速气相掺杂仍然要在较高的温度下完成。杂质分布是非理想的指数形式，类似固态扩散，其峰值处于表面处。 气体浸没激光掺杂(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用准分子激光器(308nm) 产生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脉冲(20-100ns)激光，照射处于气态源中的硅表面；硅表面因吸收能量而变为液体层；同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子；通过液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，溶解在液体层中的杂质扩散速度比在固体中高八个数量级以上，因而杂质快速并均匀地扩散到整个熔化层中。 当激光照射停止后，已经掺有杂质的液体层通过固相外延转变为固态结晶体。由液体变为固态结晶体的速度非常快。在结晶的同时，杂质也进入激活的晶格位置，不需要近一步退火过程，而且掺杂只发生在表面的一薄层内。 由于硅表面受高能激光照射的时间很短，而且能量又几乎都被表面吸收，硅体内仍处于低温状态，不会发生扩散现象，体内的杂质分布没有受到任何扰动。 硅表面溶化层的深度由激光束的能量和脉冲时间所决定。因此，可根据需要控制激光能量密度和脉冲时间达到控制掺杂深度的目的。 2.集成电路制造中有哪几种常见的扩散工艺？各有什么优缺点？ 扩散工艺分类：按原始杂质源在室温下的相态分类，可分为固态源扩散，液态源扩散和气态源扩散。 固态源扩散 (1). 开管扩散优点：开管扩散的重复性和稳定性都很好。 (2). 箱法扩散优点；箱法扩散的硅表面浓度基本由扩散温度下杂质在硅中的固溶度决 定，均匀性较好。 (3). 涂源法扩散缺点：这种扩散方法的表面浓度很难控制，而且又不均匀。 (4). 杂质源也可以采用化学气相淀积法淀积，这种方法的均匀性、重复性都很好，还可以把 片子排列很密，从而提高生产效率，其缺点是多了一道工序。 液态源扩散液态源扩散优点：系统简单，操作方便，成本低，效率高，重复性和均匀性都很好。扩散过程中应准确控制炉温、扩散时间、气体流量和源温等。源瓶的密封性要好，扩散系统不能漏气。 气态源扩散气态杂质源多为杂质的氢化物或者卤化物，这些气体的毒性很大，且易燃易爆，操作上要十分小心。 快速气相掺杂(RVD) 气体浸没激光掺杂(GILD)
半导体制造技术必看考点
1、问答题说明影响氧化速率的因素。 2、问答题个投影曝光系统采用ArF光源，数值孔径为0.6，设 k1=0.6，n=0.5，计算其理论分辨率和焦深。 3、填空题研究细胞结构和功能异常与疾病关系的细胞生物学分支称为（）。 4、问答题什么是扩散效应？什么是自掺杂效应？这两个效应使得衬底/外延界面杂质分布有怎样的变化？
5、问答题说明SiO2的结构和性质，并简述结晶型SiO2和无定形SiO2的区别。 6、问答题典型的光刻工艺主要有哪几步？简述各步骤的作用。 7、问答题什么是溅射产额，其影响因素有哪些？简述这些因素对溅射产额产生的影响。 8、问答题分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。
9、问答题简述常规热氧化办法制备SiO2介质薄膜的动力学过程，并说明在什么情况下氧化过程由反应控制或扩散控制。 10、问答题 下图为一个典型的离子注入系统。（1）给出1~6数字标识部分的名称，简述其作用。（2）阐述部件2的工作原理。 11、问答题 采用CF4作为气体源对SiO2进行刻蚀，在进气中分别加入O2或H2对刻蚀速率有什么影响？随着O2或H2进气量的增加，对Si和SiO2刻蚀选择性怎样变化？为什么？
12、问答题离子在靶内运动时，损失能量可分核阻滞和电子阻滞，解释什么是核阻滞、电子阻滞？两种阻滞本领与注入离子能量具有何关系？ 13、问答题 下图是硅烷反应淀积多晶硅的过程，写出发生反应的方程式，并简述其中1～5各步的含义。 14、问答题MEMSSi加工工艺主要分为哪两类，它们最基本的区别是什么？ 15、问答题什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应？如何解决？
半导体器件原理简明教程习题标准答案傅兴华
半导体器件原理简明教程习题答案 傅兴华 1.1 简述单晶、多晶、非晶体材料结构的基本特点. 解 整块固体材料中原子或分子的排列呈现严格一致周期性的称为单晶材料。 原子或分子的排列只在小范围呈现周期性而在大范围不具备周期性的是多晶材料。 原子或分子没有任何周期性的是非晶体材料. 1.6 什么是有效质量，根据E(k)平面上的的能带图定性判断硅鍺和砷化镓导带电子的迁移率 的相对大小. 解 有效质量指的是对加速度的阻力.k E h m k ??=2 1*1 由能带图可知,Ge 与Si 为间接带隙半导体,Si 的Eg 比Ge 的Rg 大，所以Ge μ>Si μ.GaAs 为直接带隙半导体,它的跃迁不与晶格交换能量,所以相对来说GaAs μ>Ge μ>Si μ. 1.10 假定两种半导体除禁带宽度以外的其他性质相同,材料1的禁带宽度为1.1eV,材料2 的禁带宽度为 3.0eV,计算两种半导体材料的本征载流子浓度比值,哪一种半导体材料更适合制作高温环境下工作的器件? 解 本征载流子浓度:)exp( )( 1082.42 15 T dp dn i k Eg m m m n ?= 两种半导体除禁带以外的其他性质相同 ∴)9.1exp()exp()exp(0.31.121T k k k n n T T ==-- T k 9.1>0 ∴21n n >∴在高温环境下2n 更合适 1.11在300K 下硅中电子浓度330102-?=cm n ,计算硅中空穴浓度0p ,画出半导体能带图,判 断该半导体是n 型还是p 型半导体. 解 3 173 21002 02 0010125.1102)105.1(p -?=??==→=cm n n n p n i i ∴>00n p 是p 型半导体 1.16硅中受主杂质浓度为31710-cm ,计算在300K 下的载流子浓度0n 和0p ,计算费M 能级相 对于本征费M 能级的位置,画出能带图. 解 3 17 010-==cm N p A 2 00i n p n = T=300K →310105.1-?=cm n i 330 2 01025.2-?==∴cm p n n i 00n p > ∴该半导体是p 型半导体 )105.110ln(0259.0)ln(10 17 0??==-i FP i n p KT E E
半导体器件工艺与物理期末必考题材料汇总综述
半导体期末复习补充材料 一、名词解释 １、准费米能级 费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用E F n、E F p表示。 ２、直接复合、间接复合 直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。 ３、扩散电容 PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。 4、雪崩击穿 随着PN外加反向电压不断增大，空间电荷区的电场不断增强，当超过某临界值时，载流子受电场加速获得很高的动能，与晶格点阵原子发生碰撞使之电离，产生新的电子—空穴对，再被电场加速，再产生更多的电子—空穴对，载流子数目在空间电荷区发生倍增，犹如雪崩一般，反向电流迅速增大，这种现象称之为雪崩击穿。 1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发
半导体制造技术总结教学文案
第一章 2、列出20世纪上半叶对半导体产业发展做出贡献的4种不同产业。P2 答：真空管电子学、无线电通信、机械制表机及固体物理。 3、什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？P3 答：1947年12月16日在贝尔电话实验室由威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了固体晶体管。5、列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。P4 6、什么是硅片？什么是衬底？什么是芯片？ 答：芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路），硅圆片通常被称为衬底 8、列出集成电路制造的5个重要步骤，简要描述每个步骤。P4 10、列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势。P8 11、什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？P9 13、什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律正确吗？P10 14、自1947年以来靠什么因素使芯片价格降低？给出这种变化的两个原因。 16、描述硅片技师和设备技师的职责。P16 第三章 11.解释pn结反偏时发生的情况。P45 答：导致通过二极管的电流很小，甚至没有电流。 12.解释pn结正偏时发生的情况。P45 答：将一正偏施加于pn结，电路中n区电子从偏压电源负极被排斥。多余的电子从负极注入到充满空穴的p区，使n区中留下电子的空穴。同时，p区的空穴从偏压电源正极被排斥。由偏压电源正极提供的空穴中和由偏压电源负极提供的电子。空穴和电子在结区复合以及克服势垒电压大大的减小了阻止电流的行为。只要偏压对二极管能维持一个固定的空穴和电子注入，电流就将持续的通过电路。 13.双极晶体管有多少个电极、结和类型？电极的名称分别是什么？类型名称分别是什么？P46 答：有三电极和两个pn结、两种类型。电极名称：发射极、基极、集电极。类型名称：pnp、npn. 16．BJT是什么类型的放大器器件？它是怎么根据能量要求影响它的应用的？P47 答：驱动电流的电流放大器件。发射极和集电极都是n型的重掺杂，比如砷或磷。基极是p型杂质硼的轻掺杂。基极载流子减少，基极吸引的电流将明显地比集电极吸引的电流小。这种差别说明了晶体管从输入到输出电流的增益。晶体管能线性地将小的输入信号放大几百倍来驱动输出器件。 18.双极技术有什么显著特征？双极技术的最大缺陷是什么？P48 答：高速、耐久性、功率控制能力。缺陷：功耗高。19.场效应晶体管（FET）有什么优点？P49 答：利于提高集成度和节省电能。 22.FET的最大优势是什么？P49 答：低电压和低功耗。 25.FET的两种基本类型是什么？他们之间的主要区别是什么？P50 答：结型（JFET）和金属-氧化物型（MOSFET）半导体。区别是：MOSFET作为场效应晶体管输入端的栅极由一层薄介质与晶体管的其他两极绝缘。JFET的栅极实际上同晶体管其他电极形成物理的pn结。 26.MOSFET有哪两种类型？它们怎么区分？P50 答：nMOS(n沟道)和pMOS（p沟道）。每种类型可由各自器件的多数载流子来区分。 第四章 1.列举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅有多纯？P64 4.描述非晶材料。为什么这种硅不能用于硅片？P65 9.为什么要用单晶进行硅片制造？P67 14.什么是CZ单晶生长法？P68 22.为什么要用区熔法生长硅晶体？P71 23.描述区熔法。P71 25.给出更大直径硅片的三大好处。P72 26.什么是晶体缺陷？P73 37.在直径为200mm及以上硅片中切片是怎么进行的？P77 41.为什么要对硅片表面进行化学机械平坦化？P78 43.列举硅片的7种质量要求。P79 第五章 1.什么是物质的四种形态？试分别描述之。P87 6.描述三种温标，哪一种是科学工作中最常用的温标？P89 8.给出真空的定义。什么是最常用的真空单位，它是怎么定义的？P91 9.给出冷凝和蒸发的定义。吸收和吸附之间有什么不同？P91-92 11.给出升华和凝华的定义。P92 13.什么是表面张力？P93 14.给出材料的热膨胀系数P94。 20.什么是酸？列出在硅片厂中常用的三种酸。P95 21.什么是碱？列出在硅片厂中常用的三种碱。P96 23.什么是溶剂？列出在硅片厂中常用的三种溶剂。P97 24.描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。P97 31.什么是处理特殊气体所面临的最大挑战？P99 38.描述三种特殊气体并分别举例。P101 第六章
半导体器件物理施敏课后答案
半导体器件物理施敏课后答案
半导体器件物理施敏课后答案 【篇一：半导体物理物理教案(03级)】 >学院、部：材料与能源学院 系、所；微电子工程系 授课教师：魏爱香，张海燕 课程名称；半导体物理 课程学时：64 实验学时：8 教材名称：半导体物理学 2005年9-12 月 授课类型：理论课授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.1半导体中的晶格结构和结合性质 1.2半导体中的电子状态和能带 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型结构 2．原子的能级和晶体的能带 3．半导体中电子的状态和能带（重点，难点） 4．导体、半导体和绝缘体的能带（重点） 研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的《固体物理》课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的回顾。 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页1题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005? 2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》?电子工业 出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社 5．曾谨言，《量子力学》科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案； 3. “重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体； 4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
模拟电子技术基础-第1章 常用半导体器件题解
第一章 常用半导体器件 自 测 题 一、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。（ ） （2）因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ） （3）PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） （4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。 （ ） （5）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R G S 大的特点。（ ） （6）若耗尽型N 沟道MOS 管的U G S 大于零，则其输入电阻会明显变小。（ ） 解：（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× 二、选择正确答案填入空内。 （1）PN 结加正向电压时，空间电荷区将 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 （2）设二极管的端电压为U ，则二极管的电流方程是 。 A. I S e U B. T U U I e S C. )1e (S －T U U I （3）稳压管的稳压区是其工作在 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 （4）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （5）U G S ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 解：（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C
三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝0.7V。 图T1.3 解：U O1≈1.3V，U O2＝0，U O3≈－1.3V，U O4≈2V，U O5≈1.3V， U O6≈－2V。 四、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Z mi n＝5mA。求图T1.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。 图T1.4 解：U O1＝6V，U O2＝5V。
电子技术各章知识点
电子技术复习 CH14半导体器件 1.本征半导体、N型半导体、P半导体的基本概念；PN的单 向导电特性；温度和参杂浓度对多子和少子的影响。 2.二极管的基本参数（死区电压、导通电压）及相关应用， 学会判断二极管在电路中的工作状态（导通、截止）。掌握含二极管电路的分析方法。 3.了解稳压管的工作原理，基本稳压管稳压电路的分析。(两 稳压管串联、并联) 4.半导体三极管工作状态的特点（放大、饱和、截止）。 5.半导体三极管的管脚的判定 CH15基本放大电路 1.放大电路（共射）的分析方法（直流通路法、微变等效电 路法） 2.静态工作点稳定电路(分压式偏置电路)的结构、特点和分 析方法(静态、动态) 3.射极输出器的特点，电路分析。 4.差分放大电路的输入信号（共模、差模、比较），共模抑制 比的概念（理想共模抑制比=？） CH16集成运算放大器 1.运放的理想化条件 2.运放在线性区和非线性区的分析方法
3. 运放线性应用电路的分析（比例运算[同相（电压跟随器）、反相(反相器)]、反相加法运算、减法运算） CH17电子电路中的反馈 1. 反馈的基本概念 2. 负反馈类型的判断方法（会判断正、负反馈；电压、电流反馈；串联、并联反馈） 3. 负反馈对放大器性能的影响（影响类别？闭环放大倍数？ AF A A f += 1） 4. 自激振荡起振的条件、振荡建立条件、稳振条件？ 5. 典型RC 两种类型电路的电路分析。 CH18直流稳压电源 1. 直流稳压电源的组成及各部分的作用 u 1- + 2. 单相半波、全波(桥式整流)电路的构成和工作原理，二极管的选择依据（计算，见例题和作业题），桥式的输出波形受二极管的影响
半导体器件(附答案)
第一章、半导体器件（附答案） 一、选择题 1．PN 结加正向电压时，空间电荷区将 ________ A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 2．设二极管的端电压为 u ，则二极管的电流方程是 ________ A. B. C. 3．稳压管的稳压是其工作在 ________ A. 正向导通 B. 反向截止 C. 反向击穿区 4．V U GS 0=时，能够工作在恒流区的场效应管有 ________ A. 结型场效应管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 5．对PN 结增加反向电压时，参与导电的是 ________ A. 多数载流子 B. 少数载流子 C. 既有多数载流子又有少数载流子 6．当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____ A. 增加 B. 减少 C. 不变 7．用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻，两次测量 结果 ______ A. 相同 B. 第一次测量植比第二次大 C. 第一次测量植比第二次小 8．面接触型二极管适用于 ____ A. 高频检波电路 B. 工频整流电路 | 9．下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是： ____ A. 2CZ11 B. 2CP10 C. 2CW11 10．当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。若其他参数不变，当温度上 升到40℃，则D U 的大小将 ____ A. 等于 B. 大于 C. 小于 11．当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来，可组成的稳压值有 _____ A. 两种 B. 三种 C. 四种 12．在图中，稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ，且工作在稳压状态，由此可知输 出电压O U 为 _____ A. 6V B. 7V C. 0V D. 1V
[讲解]半导体制造技术作业
[讲解]半导体制造技术作业 1. 什么叫集成电路,写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量,(15分)集成电路:将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。 集成电路芯片/元件数产业周期无集成 1 1960年前小规模(SSI) 2到50 20世纪60年代前期 中规模(MSI) 50到5000 20世纪60年代到70年代前期 大规模(LSI) 5000到10万 20世纪70年代前期到后期 超大规模(VLSI) 10万到100万 20世纪70年代后期到80年代后期 甚大规模(ULSI) 大于100万 20世纪90年代后期到现在 2. 写出IC 制造的,个步骤,(15分) Wafer preparation(硅片准备) Wafer fabrication (硅片制造) Wafer test/sort (硅片测试和拣选) Assembly and packaging (装配和封装) Final test(终测) 3. 写出半导体产业发展方向,什么是摩尔定律,(15分) 发展方向:提高芯片性能——提升速度(关键尺寸降低,集成度提高,研发采用新材料)，降低功耗。 提高芯片可靠性——严格控制污染。 降低成本——线宽降低、晶片直径增加。 摩尔定律指:IC 的集成度将每隔一年翻一番。 1975年被修改为: IC 的集成度将每隔一年半翻一番。
4. 什么是特征尺寸CD,(10分) 最小特征尺寸，称为关键尺寸(Critical Dimension，CD)CD常用于衡量工艺难易的标志。 5. 什么是More moore定律和More than Moore定律,(10分) “More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。 从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继 续缩小。 与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。 “More Than Moore”指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸如从系统组件级向3D集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。 6. 名词解释:high-k; low-k; Fabless; Fablite; IDM; Foundry;Chipless(20分) high-k:高介电常数。 low-k:低介电常数。 IC 设计公司，只设计不生产。 Fabless: Fablite:轻晶片厂，有少量晶圆制造厂的IC公司。 IDM:集成器件制造商(IDM-Integrated Device Manufactory Co.)，从晶圆之设计、制造到以自有品牌行销全球皆一手包办。 Foundry:标准工艺加工厂或称专业代工厂商。 Chipless:既不生产也不设计芯片，而是设计IP内核，授权给半导体公司使用。 7. 例举出半导体产业的8种不同职业并简要描述. (15分) 1.硅片制造技师:负责操作硅片制造设备。一些设备维护以及工艺和设备的基本故障查询。
半导体制造技术复习总结
半导体制造技术复习总结 第一章半导体产业介绍 1、集成电路制造的不同阶段：硅片制备、硅片制造、硅片测试/拣选、装配与封装、终测； 2、硅片制造：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂； 3、半导体趋势：提高芯片性能、提高芯片可靠性、降低芯片价格； 4、摩尔定律：一个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一倍。 5、半导体趋势： ①提高芯片性能：a关键尺寸（CD）－等比例缩小（Scale down) b每块芯片上的元件数－更多 c 功耗－更小 ②提高芯片可靠性： a无颗粒净化间的使用 b控制化学试剂纯度 c分析制造工艺 d硅片检测和微芯片测试 e芯片制造商成立联盟以提高系统可靠性 ③降低芯片价格：a.50年下降1亿倍 b减少特征尺寸＋增加硅片直径 c半导体市场的大幅度增长（规模经济） 第二章半导体材料特性 6、最常见、最重要半导体材料－硅：a.硅的丰裕度 b.更高的熔化温度允许更宽的工艺容 限 c.更宽的工作温度范围 d.氧化硅的自然生成 7、GaAs的优点：a.比硅更高的电子迁移率; b.减少寄生电容和信号损耗; c.集成电路的速 度比硅制成的电路更快; d.材料电阻率更大，在GaAs衬底上制造的半导体器件之间很容易 实现隔离，不会产生电学性能的损失；e.比硅有更高的抗辐射性能。 GaAs的缺点： a.缺乏天然氧化物；b.材料的脆性； c.由于镓的相对匮乏和提纯工艺中的 能量消耗，GaAs的成本相当于硅的10倍； d.砷的剧毒性需要在设备、工艺和废物清除设 施中特别控制。 第三章器件技术 8、等比例缩小:所有尺寸和电压都必须在通过设计模型应用时统一缩小。 第四章硅和硅片制备 9、用来做芯片的高纯硅称为半导体级硅(semiconductor-grade silicon, SGS)或电子级硅 西门子工艺：1.用碳加热硅石来制备冶金级硅SiC(s)+SiO2(s) Si(l)+SIO(g)+CO(g) 2.将冶金级硅提纯以生成三氯硅烷Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) 3.通过三氯硅烷和氢气反应来生成SGS SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g) 10、单晶硅生长：把多晶块转变成一个大单晶，并给予正确的定向和适量的N型或P型掺 杂，叫做晶体生长。 a.直拉法(Czochralski) 特点：工艺成熟，能较好地拉制低位错、大直径的硅单晶。 缺点：难以避免来自石英坩埚和加热装置的杂质污染。
半导体制造技术基本概念
半导体制造技术基本概念 晶圆（Wafer） 晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的8吋硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、拋光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。 光学显影 光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。 干式蚀刻技术 在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。 基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行： 1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。 2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering）出来。 化学气相沉积技术 化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜(film)的技术，所沉积出的薄膜可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时，包含有被沉积材料之原子的气体，会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时，会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源(例如热能或无线电频率功率)。 CVD制程产生的薄膜厚度从低于0.5微米到数微米都有，不过最重要的是其厚度都必须足够均匀。较为常见的CVD薄膜包括有： ■二气化硅（通常直接称为氧化层） ■氮化硅 ■多晶硅 ■耐火金属与这类金属之其硅化物 可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层（plasmas nitride dielectrics）是目前CVD技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜：
半导体制造技术期末复习
微电子期末复习
集成电路发展历史：1947年。贝尔实验室，点接触晶体管，1956年诺贝尔物理奖。 1948年 W. Shockley 提出结型晶体管概念 1950年第一只NPN结型晶体管 1959年第一个集成电路 集成电路--将多个电子元件（晶体管、二极管、电容、电阻、电抗等）集成到（硅）衬底上。 集成电路的制造步骤：1硅片制备2硅芯片制造（重点）3硅片测试/拣选4装配与 封装5终测 关键尺寸(CD)：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。它是衡量集成 电路设计和制造水平的重要尺度，关键尺寸越小，芯片的集成度越高，速度越快，性能越好。 摩尔定律：Moore 定律是在1965 年由INTEL公司的Gordon Moore 提出的， 其内容是：硅集成电路按照4 年为一代，每代的芯片集成度要翻两番、工艺线宽约缩小30%，IC工作速度提高1.5倍等发展规律发展。 单晶硅：单晶硅，也称硅单晶，具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向 具有不同的性质，是一种良好的半导材料。 1用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成 2纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等 3半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路用硅 多晶硅：1：多晶硅硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂 2：主要用做半导体的原料，是制做单晶硅的主要原料，可作各种晶体管、整流二极管、可控硅、太阳能电池、集成电路、电子计算机芯片以及红外探测器等。非晶硅：非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键”，
也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，并不需要声子的帮助，因而非晶硅可以做得很薄，还有制作成本低的优点。 单晶硅的制备方法主要有：1：CZ法（直拉法） 2：悬浮区熔法（CF法） 其本质都是把熔融硅冷却成硅晶体 CZ法： 1：CZ法生长单晶硅把熔化的半导体级硅液体变成有正确晶向并且被掺杂成n或p型的固体硅锭,85%以上的单晶硅是采用CZ法生长,籽晶为所需晶向的单晶硅。 直拉法目的：实现均匀掺杂和复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径，限制杂质 引入； 关键参数：拉伸速率和晶体旋转速度。 直拉法长单晶硅工艺过程:引晶，收颈，放肩，等径生长，收尾，冷却，晶 棒 直拉法（CZ法）生长单晶的特点： 优点：1:所生长的单晶的直径较大、成本相对较低 2:通过热场调整及晶转，埚转等工艺参数的优化，可较好控制电阻率径向均匀性 缺点：石英坩埚内壁被熔硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧碳杂质， 不易生长高电阻率单晶。 改进直拉生长法-磁控直拉技术：原理：在CZ法生长单晶的基础上对坩埚 内的熔体施加磁场，由于半导体熔体是良导体，在磁场作用下受到与其运动方向相反作用力，于是熔体的热对流受到抑制。因而，除磁体外，主体设备如单晶炉等并无大的差别。 优点：1. 减少温度波动2. 减轻熔硅与坩埚作用3. 使粘滞层厚度增大；4. 降 低了缺陷密度和氧含量 硅单晶掺杂： 1. 在拉制单晶的过程中，在熔体中加入一定量的掺杂剂，就可以对单晶进行掺杂。对于硅来说，常用的P型掺杂剂是硼（B），而N型掺杂剂则是磷（P）。 2. 在掺杂过程中，晶体中的杂质浓度与熔体中的杂质浓度会有差异，用分凝系数（Segregation Coefficient）来表示k0=Cs/Cl，其中Cs和Cl分别是固