电子科大微电子工艺复习提纲概念.ppt

复习提纲 第一章 绪论 学习内容： 1.半导体产业概况 2.器件技术 3.硅和硅片制备 4.硅片清洗 学习要求： 1.了解半导体产业及其发展情况； 2.了解集成电阻、集成电容、集成BJT、集成CMOS等无源和有源器件的结构； 3.了解硅晶体结构、单晶硅生长技术、硅片制备工艺、硅片清洗工艺； 4.掌握集成电路的概念、集成度的概念、特征尺寸的概念、摩尔定律，会描述多晶和单晶。 1. 什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？ 答：1947年，贝尔实验室，肖克莱、巴丁、布拉顿。 2. 什么是集成电路？什么时间、由谁发明？ 答：集成电路是把电阻、电容、二极管、晶体管等多个元器件制造在一个衬底晶片上并具有一定功能的电路。 1959年，由诺伊思、基尔比发明。 3. 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。 4. 列出集成电路制造的5个重要步骤，简要描述每个步骤。 答：硅片准备、硅片制造、硅片测试和拣选、装配和封装、终测。 硅片准备是经过硅提纯、拉单晶、切片、磨片、抛光等工序制备成IC制造所需硅片的过程。 硅片制造是经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂等一系列复杂的单项工艺制作成芯片的过程。 硅片测试和拣选：晶圆片中每个芯片经过探针测试，功能和电参数不合格的打点标记以区分合格芯片。 装配和封装：晶圆片经过划片，拣选出的合格IC芯片被焊接到IC管壳中，再经内引线键合、封盖形成成品电路。 终测：成品电路的功能和性能测试 5. 什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？ 答：关键尺寸常称为最小特征尺寸，它是衡量工艺难度的标志，代表集成电路的工艺水平。 6. 什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律基本正确吗？ 答：1964由摩尔提出，IC 的集成度将每隔一年翻一番。1975年被修改为： IC 的集成度将每一年半(18个月)翻一番。摩尔定律预测硅片的加工能力不断提高。这个定律基本正确。 7. 什么是无源元件？举出两个无源元件的例子。 答：无论电源怎样连接，它们都能传输电流，这类元件称为无源元件。例如：电阻、电容。 8. 什么是有源元件？举出两个有源元件的例子。 答：用于控制电流方向、放大信号、并产生复杂电路的元件称为有源元件。例如：二极管、双极晶体管等。 9. 什么是当前最流行的集成电路技术？ 答：CMOS技术 10. nMOSFET中的多数载流子是什么？它的沟道类型是什么？ 答：电子，n型 11. pMOSFET中的多数载流子是什么？它的沟道类型是什么？ 答：空穴，p型 12. 列举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅有多高纯度，能否直接用来制造半导体器件 ？ 答：得到半导体级硅（SGS）的三个步骤： ①用碳加热硅石来制备冶金级硅 ②通过化学反应将冶金级硅提纯生成三氯硅烷 ③利用西门子方法，通过三氯硅烷和氢反应生产SGS SGS的纯度：9个9 不能直接用来制造半导体器件，因为此时的硅没有按照希望的晶 体结构排列原子。 13. 生长单晶硅锭的两种方法分别是什么，哪种制备方法质量更高，为什么？ 8英吋以上的硅片，经常选择哪种方式制备，为什么？ 答：直拉法（CZ法）和区熔法。区熔法制备的硅片质量更高，因为不使用坩埚，单晶硅纯度高、含氧量低。 8英吋以上的硅片，选择CZ法制备，晶圆直径大。 14. 定义晶胞。硅的晶胞是哪些类型？ 答：晶胞是在三维结构中由原子组成的最简单的重复单元。硅晶胞的类型是面心立方金刚石结构。 15. 什么是晶体？什么是晶格？ 答：晶胞是在三维结构中由原子组成的最简单的重复单元，晶体就是由一些晶胞非常规则地在三维空间重复排列而形成的阵列。晶体的周期性结构称为晶格 16. 描述多晶。 答：晶胞无规律地排列，这样的结构叫做多晶。多晶的原子排列短程有序长程无序。 17. 描述单晶。 答：晶胞在三维空间整齐重复排列，这样的结构叫做单晶。单晶的原子排列长程有序。 18. 描述非晶材料。为什么这种硅不能用于硅片？ 答：非晶材料的内部原子排列杂乱无规则。非晶材料不能用于硅片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，这要求重复性的结构使得芯片与芯片之间的性能有重复性。 19. MOS器件中用得最多的是哪种方向晶面？ 双极器件用得最多的是哪种？ 答： MOS器件中用得最多的是（100）晶面或100晶向。这是由于（100）面的原子密度低具有低的界面态密度，有利于控制阈值电压，并且表面载流子具有高的迁移率。 双极器件用得最多的是（111）晶面或111晶向。这是由于（111）面的原子密度大，扩散掺杂时能较好控制结深，此外（111）面容易生长，成本最低。 20. 说明五类净化间沾污。 答：颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层、静电释放（ESD）。 21. 硅片清洗的目标是什么？ 答：去除硅片表面沾污的