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一、绪论

1.与晶体管有关的半导体的三个物理效应：光电导效应、半导体光生伏

特效应、半导体整流效应。

2.集成电路的分类

1）按器件结构分类：双极、MOS、双极—MOS混合型（BiMOS）。

2）按集成电路规模分类：小规模、中规模、大规模、超大规模（Very

largescaleIC,即VLSI）、特大规模和巨大规模集成电路。

3）按结构形式分类：单片和混合。

4）按电路功能分类：数字、模拟、数模混合。

3.微电子学的特点：是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微

小型化电路、子系统及系统的电子学分支。（综合性强、发展迅速、

渗透性极强）

二、半导体物理和器件物理基础

1.金属、半导体、绝缘体的区别：半导体中存在着禁带，而金属中不

存在；半导体和绝缘体的禁带宽度和电导率的温度特性不同。

2.半导体的主要特点：

1）纯净的半导体中，电导率随温度的上升指数增加；

2）半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，且掺杂时温

度对其影响较弱；

3）半导体中可以实现非均匀掺杂；

4）光的辐照、高能电子的注入可影响半导体的电导率。

3．常见的半导体材料：SiGeGaAsInSbGaP等。

4.半导体的掺杂：载流子包括电子和空穴，其中n型电子为多子、依

靠电子导电，P型空穴为多子、依靠空穴导电。

5.量子态：电子的稳恒运动，电子具有完全确定的能量。

量子跃迁：电子在一定条件下从一个能态跃迁到另一个能态的突变。

6.浅能级：施主能级和受主能级分别距离导带和价带非常近，电离能

很小。

深能级：其他许多杂质的能级离导带和价带较远。

7.pn结的性质：单向导电性；

载流子的运动形式：漂移、扩散、产生、复合。

8.MOS场效应晶体管(MentalOxideSimiconductorFieldEffect

Transistor)导电机制：反型层的形成——阈值电压。

MIS:MentalInsulatorSimiconductor金属—绝缘层—半导体

加压可产生感生电荷。

三、大规模集成电路基础

1、集成电路性能参数：集成度、功耗延迟积（优值）、特征尺寸。

2、成品率：受制作工艺、电路设计、芯片面积、硅片材料质量、指

标要求等因素影响。

3、存储器：随机存储器（RAM）—DRAM和SRAM

只读存储器（ROM）—PROM和FlashROM

浮栅场效应晶体管是电可编程的基本存储单元，具有控

制栅和浮置栅两层栅结构。

四、集成电路制造工艺

1、芯片制造过程：

1）材料膜的生长—CVD（化学气相淀积）：常压（APCVD）、低压

（LPCVD）、等离子增强（PECVD）

2）对材料膜的图形化—光刻:在衬底表面淀积材料层后，将部分区域材

料层保留而部分区域去除的过程。

超细线条光刻技术（亚100nm）：甚远紫外线、电子束分步投影光

刻、软X射线、等离子束光刻等技术

3）材料膜的移除—刻蚀：湿法腐蚀（用化学试剂磨片、抛光、清洗、

处理）、干法刻蚀（物理离子轰击、化学等离子刻蚀、反应离子刻蚀）

2、氧化硅层的主要作用：

1）作为MOS期间的绝缘栅介质

2）用作选择扩散时的掩蔽层

3）作为离子注入的阻挡层

4）作为集成电路的隔离介质材料

5）作为电容器的隔离介质材料

6）作为多层金属互连层之间的介质材料

7）作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料

3、金属的主要作用：接触、互连、作电容、作电感等。

4、Cu互连的大马士革工艺——在沟槽中精确地嵌入Cu线

主要步骤：淀积绝缘层介质、刻蚀沟槽、沟槽底部侧面淀积TiN/TaN、

CVD法淀积铜、抛光研磨铜。

5、MOS工艺流程

1）初始材料准备

2）形成n阱：氧化—淀积氮化硅—光刻