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集成电路设计（王志功）第三版第二章复习材料

1、电子系统特别是微电子系统应用的材料有哪几类？

三类：导体，半导体，绝缘体。

2、集成电路制造常用的半导体材料有哪些？

硅，锗，砷化镓，磷化铟等。

3、为什么说半导体材料在集成电路制造中起着根本性的作用？

首先，集成电路通常是制作在半导体衬底材料之上的；

同时，集成电路中的基本元件是根据半导体的特性构成的。

4、半导体材料得到广泛应用的原因是什么？

①通过掺入杂质可以明显改变半导体的电导率；

②当半导体受到外界热的刺激时，其导电能力将发生显著变化

（热敏效应）；

③光照也可改变半导体的电导率（光敏效应）；

④多种由半导体构成的结构中，当注入电流时会发射出光。

5、Si、GaAs、InP三种基本半导体材料中，电子迁移率最高的是

哪种？最低的是哪种？最高：GaAs最低：Si

6、在过去40年中，基于硅材料的多种成熟工艺技术有哪些？

双极型晶体管（BJT）

结型场效应管（J-FET）

P型场效应管（PMOS）

N型场效应管（NMOS）

互补型金属-氧化物-半导体场效应管（CMOS）

双极型管CMOS（BiCMOS）等。

7、硅基最先进的工艺线晶圆直径已达到多少？

0.13umCMOS工艺制成的CPU运行速度已达多少？

300mm（12英寸）；超过2GHz。

8、为什么市场上90%的IC产品都是基于Si工艺的？

因为原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品保持价格低廉。

9、与Si材料相比，GaAs具有哪些优点？

①砷化镓中非平衡少子饱和漂移速率为4×1072

cm/(V.s)，大约是硅9×1062

cm/(V.s)的4倍，因此可制成更快的器件和IC；

②砷化镓导带极小值和价带最大值都出现在布里渊区波矢为0处，

而硅的导带最小值在X点，所以在砷化镓中，电子和空穴可直接复合，

而硅则不行；

③砷化镓中价带与导带之间的禁带为1.43eV，大于硅的1.11eV。

所以稳态时，在300K室温下，砷化镓本征激发中载流子密度

（106cm3-）远小于硅（1010cm3-）。

10、GaAs晶体管最高工作频率f

T

可达多少？而最快的Si晶体管能达到多少？

前者可达150GHz，后者最快只有几十GHz。

11、基于GaAs的集成电路中有哪几种有源器件？

三种：MESFET，HEMT和HBT。

12、为什么说InP适合做发光器件和OEIC？

因为磷化铟半导体中空穴与电子的复合是直接进行的。

13、IC系统中常用的几种绝缘材料是什么？

SiO

2，SiON和Si

3

N

4

14、什么是欧姆接触和肖特基接触？

半导体表面制作了金属层后，根据金属的种类及半导体掺杂浓度

的不同，可形成欧姆接触或肖特基接触。

如果掺杂浓度够高，隧道效应就可以抵消势垒的影响，从而形成

欧姆接触。

15、多晶硅有什么特点？

多晶硅有着与单晶硅相似的特性，并且其特性可随结晶度与杂质

原子的改变而改变。

16、在MOS及双极型器件中，多晶硅可用来做什么？

可用来制作栅极，源极与漏极（双极型器件的基区与发射区）的

欧姆接触，基本连线，薄PN结的扩散源，高值电阻等。

17、什么是材料系统？

材料系统指的是在由一些基本材料，如硅，砷化镓或磷化铟，制

成的衬底上或衬底内，用其他物质再生成一层或几层材料。

18、什么是半导体材料系统？

半导体材料系统是指不同质的几种半导体（GaAs与AlGaAs，InP