集成電路作業(yè)

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1、2月29日集成電路設(shè)計(jì)第一次作業(yè)課本25頁第2、3、4、5、6、7、8題1、GaAs和InP材料各有哪些特點(diǎn)？砷化鎵（GaAs）半導(dǎo)體材料與傳統(tǒng)的硅材料相比：①具有很高的飽和電子速率及高的電子移動(dòng)率（約為硅材料的4倍）②它是直接能隙的材料，所以可以用來發(fā)光。③GaAs具有寬禁帶結(jié)構(gòu)。磷化銦（InP）具有：①電子極限漂移速度高。②耐輻射性能好。③導(dǎo)熱好。與砷化鎵半導(dǎo)體材料相比，它具有擊穿電場、熱導(dǎo)率、電子平均速度均高的特點(diǎn)。2、在怎樣的條件下金屬與半導(dǎo)體形成歐姆接觸？在怎樣的條件下經(jīng)屬于半導(dǎo)體形成肖

2、特基接觸？歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動(dòng)區(qū)(Activeregion)而不在接觸面。欲形成好的歐姆接觸，有二個(gè)先決條件：①金屬與半導(dǎo)體間有低的勢壘高度(BarrierHeight)②半導(dǎo)體有高濃度的雜質(zhì)摻入(N≧10EXP12cm-3)肖特基接觸是指金屬和半導(dǎo)體材料相接觸的時(shí)候，在界面處半導(dǎo)體的能帶彎曲，形成肖特基勢壘。勢壘的存在才導(dǎo)致了大的界面電阻。與之對(duì)應(yīng)的是歐姆接觸，界面處勢壘非常小或者是沒有接觸勢壘。3、說出多

3、晶硅在CMOS工藝中的作用在CMOS及雙極器件中，多晶硅用制作柵極、形成源極與漏極（或雙極器件的基區(qū)與發(fā)射區(qū)）的歐姆接觸、基本連線、薄PN結(jié)的擴(kuò)散源、高值電阻等4、列出你知道的異質(zhì)半導(dǎo)體材料系統(tǒng)①GaAs和AlGaAs；②InP和InGaAs；③Si和SiGe；5、SOI材料是怎樣形成的，有什么特點(diǎn)？SOI又稱絕緣層上硅，一種新型結(jié)構(gòu)的硅材料，通過在體硅中加入一層絕緣層，而具有一些特殊的性質(zhì)。⑴SIMOX工藝流程：、在注入過程中，氧離子被注入圓片里，與硅發(fā)生反應(yīng)形成二氧化硅沉淀物。然而注入對(duì)圓片造

4、成相當(dāng)大的損壞，而二氧化硅沉淀物的均勻性也不好。隨后進(jìn)行的高溫退火能幫助修復(fù)圓片損壞層并使二氧化硅沉淀物的均勻性保持一致。這時(shí)圓片的質(zhì)量得以恢復(fù)而二氧化硅沉淀物所形成的埋層具有良好的絕緣性。⑵晶片粘接工藝流程：第一步是在室溫的環(huán)境下使一熱氧化圓片在另一非氧化圓片上鍵合；第二步是經(jīng)過退火增強(qiáng)兩個(gè)圓片的鍵合力度；第三步通過研磨、拋光及腐蝕來消薄其中一個(gè)圓片到所要求的厚度。SOI的技術(shù)優(yōu)勢：速度高；功耗低；集成密度高；成本低；抗輻照特性好。6、肖特基接觸和歐姆型接觸各有什么特點(diǎn)？⑴肖特基接觸：①單向?qū)щ?/p>

5、性；②肖特基勢壘二極管的正向電流主要是半導(dǎo)體多數(shù)載流子進(jìn)入金屬形成的，是多子器件，無積累，因此高頻特性更好；③有較低的正向?qū)妷?。⑵歐姆型接觸：歐姆接觸的特點(diǎn)是不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度產(chǎn)生明顯的改變。7、簡述雙極型晶體管和MOS晶體管的工作原理。⑴雙極型晶體管工作原理：由于晶體管有兩個(gè)PN結(jié)，所以它有四種不同的運(yùn)用狀態(tài)：①發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏時(shí)，為放大工作狀態(tài)；②發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏時(shí)，為飽和工作狀態(tài)；③發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏時(shí)，為截止工作狀態(tài)；④發(fā)射結(jié)

6、反偏，集電結(jié)正偏時(shí)，為反向工作狀態(tài)。⑵MOS晶體管的工作原理：如果沒有任何外加偏置電壓，這時(shí)，從漏到源是兩個(gè)背對(duì)背的二極管。它們之間所能流過的電流就是二極管的反向漏電流。在柵電極下沒有導(dǎo)電溝道形成。如果把源漏和襯底接地，在柵上加一足夠高的正電壓，從靜電學(xué)的觀點(diǎn)看，這一正的柵電壓將要排斥柵下的P型襯底中的可動(dòng)的空穴電荷而吸引電子。電子在表面聚集到一定濃度時(shí)，柵下的P型層將變成N型層，即呈現(xiàn)反型。N反型層與源漏兩端的N型擴(kuò)散層連通，就形成以電子為載流子的導(dǎo)電溝道。3月14日第二次作業(yè)P37:55、說出

7、半導(dǎo)體工藝中摻雜的作用，舉例兩種摻雜方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答：摻雜的作用是以形成特定導(dǎo)電能力的材料區(qū)域,包括N型或P型半導(dǎo)體層和絕緣層。雜質(zhì)摻雜的實(shí)際應(yīng)用主要是改變半導(dǎo)體的電特性。熱擴(kuò)散和離子注入是半導(dǎo)體摻雜的兩種主要方式。離子注入法的優(yōu)點(diǎn)：①精確控制雜質(zhì)含量②很好的雜質(zhì)均勻性③對(duì)雜質(zhì)穿透深度有很好的控制。④產(chǎn)生單一粒子束⑤低溫工藝⑥注入的離子能穿過掩蔽膜⑦無固溶度極限缺點(diǎn)：①費(fèi)用高昂②在大劑量注入時(shí)半導(dǎo)體晶格會(huì)被嚴(yán)重破壞并很難恢復(fù)熱擴(kuò)散法的優(yōu)點(diǎn)：①無損傷摻雜②產(chǎn)率高缺點(diǎn)：①需要長時(shí)間驅(qū)入退火，可

8、能獲得低表面濃度②低計(jì)量預(yù)淀積困難③受到固溶度限制P57:2、3、4、5、6、72、比較CMOS工藝和GaAs工藝的特點(diǎn)答：GaAs潛在速度最高，而CMOS可以做到功耗最小。3、什么是MOS工藝的特征尺寸？答、所謂特征尺寸就是工藝可以實(shí)現(xiàn)的平面結(jié)構(gòu)的最小尺寸，通常是指最窄的線寬。由于MOS的柵極通常采用最窄的線條來實(shí)現(xiàn)，特征尺寸往往就是溝道方向上柵極線條的寬度。4、為什么硅柵工藝取代鋁柵工藝成為CMOS工藝的主流技術(shù)？答：硅柵工藝無需重疊設(shè)計(jì)，減小了電容，提高了速度。無需重疊設(shè)計(jì)，