微电子材料期末备考
微电子器件期末试题知识分享
一、填空题1.PN 结中P 区和N 区的掺杂浓度分别为A N 和D N ,本征载流子浓度为i n ，则PN 结内建电势bi V 的表达式2ln iD A bi n N N q kT V =。
2.对于单边突变结N P +结，耗尽区主要分布在N 区，该区浓度越低，则耗尽区宽度值越大，内建电场的最大值越小；随着正向偏压的增加，耗尽区宽度值降低，耗尽区内的电场降低，扩散电流提高；为了提高N P +结二极管的雪崩击穿电压，应降低N 区的浓度，这将提高反向饱和电流S I 。
)()(I ])()ln(2[)2(||||12||)(21||1||)11(||||||||2212210max 2max 0max max 0max max max max max A n n D p p i p n n n p p S D A s i D A D A s bi s p n x x bi s A D s A s Ds d A s p Ds n N L D N L D qn n L qD p L qD N N n N N N kTN V qN E E N q E x x Edx V E N q E N N q qN E qN E x qN E x qN E x n p +=+=+===+=-==+=+===⎰-反向饱和电流崩击穿电压。
使势垒区拉宽来提高雪的掺杂浓度，过适当降低轻掺杂一侧对于单边突变结，可通解析：εεεεεεεεε3.在设计和制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当增加发射区和基区的掺杂浓度的比值BE N N ，降低基区宽度。
解析：)1)(1()1]()(211[2*BE B b E E B B B E B B R R N W D N W D L W 口口--=--==ττγβα 4.对于硅PN 结，当V<0.3V 时，电流密度J 满足关系式kT V J 2q ln ∝，此时以势垒区复合电流为主；当V>0.45V 时，电流密度J 满足关系式kTV J q ln ∝，此时以正向扩散电流为主；在室温下，反向电流以势垒区产生电流为主，该电流与i n 存在i n ∝关系。
微电子学概论复习题及答案(详细版)
微电子学概论复习题及答案（详细版）第一章绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？双极型PMOSMOS型单片集成电NMOS路CMOS按结构分类BiMOSBiMOS型BiCMOS厚膜混合集成电路混合集成电路薄膜混合集成电路SSIMSI集成电路LSI按规模分类VLSIULSIGSI组合逻辑电路数字电路时序逻辑电路线性电路按功能分类模拟电路非线性电路数字模拟混合电路按应用领域分类第二章集成电路设计1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次分层分级设计和模块化设计．将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设计级别，这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系统。
从层次和域表示分层分级设计思想域：行为域：集成电路的功能结构域：集成电路的逻辑和电路组成物理域：集成电路掩膜版的几何特性和物理特性的具体实现层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也称RTL级)、逻辑级与电路级2．什么是集成电路设计？根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。
3．集成电路设计流程，三个设计步骤系统功能设计逻辑和电路设计版图设计4．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程A.数字电路：RTL级描述逻辑综合(Synopy,Ambit)逻辑网表逻辑模拟与验证，时序分析和优化难以综合的：人工设计后进行原理图输入，再进行逻辑模拟电路实现(包括满足电路性能要求的电路结构和元件参数)：调用单元库完成；没有单元库支持：对各单元进行电路设计，通过电路模拟与分析，预测电路的直流、交流、瞬态等特性，之后再根据模拟结果反复修改器件参数，直到获得满意的结果。
由此可形成用户自己的单元库；单元库：一组单元电路的集合；经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证，能正确反映所需的逻辑和电路功能以及性能，适合于工艺制备，可达到最大的成品率。
微电子复习资料全
集成电路的分类：1.按器件结构类型分类，共有三种类型，它们分别为双极集成电路，MOS集成电路和双极－MOS混合型集成电路。
（1）双极集成电路:这种电路采用的有源器件是双极晶体管，在双极集成电路中，又可以根据双极晶体管的类型的不同，而将它们细分为NPN型和PNP型双极集成电路。
双极集成电路的特点是速度高，驱动能力强，缺点是功耗较大，集成度相对较低。
（2）金属－氧化物－半导体（MOS）集成电路：这种电路中所用的晶体管为MOS晶体管，根据MOS晶体管类型的不同，MOS集成电路又可以分为NMOS，PMOS和CMOS集成电路。
与双极集成电路相比，MOS集成电路的主要优点是：输入阻抗高，抗干扰能力强，功耗小，集成度高（适合大规模集成），因此，进入超大规模集成电路时代以后，MOS，特别是CMOS集成电路已经成为集成电路的主流。
（3）双极－MOS集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为双极－MOS集成电路，双极－MOS 集成电路综合了双极和MOS器件两者的优点，但这种电路具有制作工艺复杂的缺点。
随着CMOS集成电路中器件特征尺寸的减小，CMOS集成电路的速度越来越高，已经接近双极集成电路，因此，目前集成电路的主流技术仍然是CMOS技术。
2.按集成电路规模分类：每块集成电路芯片中包含的元器件数目叫做集成度，根据集成电路规模的大小，通常将集成电路分为小规模集成电路,中规模集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路，特大规模集成电路和巨大规模集成电路.3.按结构形式的分类：按照集成电路的结构形式可以将它分为半导体单片集成电路及混合集成电路。
(1)单片集成电路：它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路。
(2)混合集成电路：是指将多个半导体集成电路芯片或半导体集成电路芯片与各种分立元器件通过一定的工艺进行二次集成，构成一个完整的，更复杂的功能器件，该功能器件最后被封装在一个管壳中，作为一个整体使用，在混合集成电路中，主要由片式无源元件，半导体芯片，带有互连金属化层的绝缘基板以及封装管壳组成。
微电子学复习题
微电子学复习题一、基本概念1、硅片制备的基本工艺步骤（1）从砂中提炼硅（2）经适当工艺产生适当直径的硅锭（如拉单晶）（3）将硅锭切割成薄硅片（4）对硅片进行倒角、刻蚀和抛光（5）以硅片作为籽晶在其上生长一层外延硅层。
2、硅片外延生长（CVD）采用主要SI源材料Si源气体：SiH4(硅烷),，SiH2Cl2(二氯硅烷),，SiHCl3(三氯硅烷)， SiCl4(四氯硅烷) 掺杂剂：N型掺杂剂-PH3, AsH3，P型掺杂剂-B2H63、硅片表面热氧化的主要原气体，热氧化时加入HCL气体的主要作用? 干燥氧气? 水汽（鼓泡器）? 氢气和氧气，H2+O2→H2O? 氯源，降低可动离子(Na+ 栅氧化层) －无水HCl－三氯乙烯Trichloroethylene (TCE) 氧化速率与HCl掺杂氧化? HCl is used to reduce mobile ion contamination ? Widely used for gate oxidation process? Growth rate can increase from 1 to 5 percent4、二氧化硅的主要作用? 掺杂阻挡层 ? 表面钝化(保护)�C Screen oxide, pad oxide, barrier oxide? 隔离层�C Field oxide and LOCOS? 栅氧化层名称自然氧化层屏蔽氧化层(保护) 掺杂阻挡层场氧化层和LOCOS 衬垫氧化层(保护) 牺牲氧化层(保护) 栅氧化层阻挡氧化层(保护) 应用不希望的注入隔离，减小损伤掺杂掩蔽器件隔离为Si3N4提供应力减小去除缺陷用作MOS管栅介质防止STI工艺中的污染厚度 15-20A ~200A 400-1200A 3000-5000A 100-200A <1000A 30-120A 100-200A 说明热生长选择性扩散湿氧氧化热生长很薄热氧化干氧氧化5、湿氧氧化与干氧氧化的化学方程式、区别及其应用湿氧氧化：? Si + 2H2O → SiO2 + 2H2? At high temperature H2O is dissociated to H and H-O ? H-O diffuses faster in SiO2 than O2? Wet oxidation has higher growth rate than dry oxidation 干氧氧化：? Si+O2→SiO2? O来源于提供的氧气 ? Si来源于衬底硅圆片? O通过表面已有的氧化层向内扩散并与Si反应生长SiO2 ? 氧化薄膜越厚，生长速率越低区别与应用：? 干氧氧化，薄氧化层－栅氧化层－衬垫氧化层，屏蔽氧化层，牺牲氧化层，等等? 湿氧氧化，厚氧化层－场氧化层－扩散掩膜氧化层6、硅片表面热氧化速率与温度的关系，及其物理机理? 氧化速率对温度很敏感，指数规律 ? 温度升高会引起更大的氧化速率升高? 物理机理：温度越高，O与Si的化学反应速率越高；温度越高，O在SiO2中的扩散速率越高。
微电子学概论复习题及答案(详细版).
双极逻辑门电路类型（几种主要的）：
电阻耦合型---电阻-晶体管逻辑 (RTL)：
二极管耦合----二极管-晶体管逻辑 (DTL)
晶体管耦合----晶体管-晶体管逻辑 (TTL)
合并晶体管----集成注入逻辑 (I2L)
6.双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性（课件）
工作原理： 基本结构：由两个相距很近的 PN 结组成 直流特性: 1. 共发射极的直流特性曲线
2 . 共基极的直流特性曲线
7.MOS 晶体管基本结构、工作原理、I-V 方程、三个工作区的特性（课件）
基本结构：属于四端器件，有四个电极。由于结构对称，在不加偏压时，无法区分器件的源 和漏。源漏之间加偏压后，电位低的一端称为源，电位高的一端称为漏。 工作原理： 施加正电荷作用使半导体表面的空穴被排走，少子（电子）被吸引过来。继续增大正电压， 负空间电荷区加宽，同时被吸引到表面的电子也增加。形成耗尽层。电压超过一定值 Vt，吸 引到表面的电子浓度迅速增大，在表面形成一个电子导电层，反型层。 I-V 方程： 电流-电压表达式： 线性区：Isd=βp (|Vgs|-|Vtp|-|Vds|/2) |Vds| 饱和区：Isd=(βp/2)(|Vgs|-|Vtp|)² 三个工作区的特性： 线性区(Linear region) ：
综上所述：
Vi<Vg-Vt 时，MOS 管无损地传输信号； Vi≥Vg-Vt 时，Vo=Vg-Vt 信号传输有损失，称为阈值损失，对于高电平’1’， NMOS 开关输出端损失一个 Vt；
为了解决 NMOS 管在传输’1’电平、PMOS 在传输’0’电平时的信号损失，通 常采用 CMOS 传输门作为开关使用。它是由一个 N 管和一个 P 管构成。工作时，NMOS 管的衬底接地，PMOS 管的衬底接电源，且 NMOS 管栅压 Vgn 与 PMOS 管的栅压 Vgp 极性相反。
微电子器件期末复习题含答案
（复合损失使小于 1β0*
小于 1）、
（时间延迟使相位滞后）和（渡越时间的分散使|βω*|减小）
。
53、基区渡越时间 b 是指（从发射结渡越到集电结所需要的平均时间）
。当基区宽度加
倍时，基区渡越时间增大到原来的（2）倍。
54、晶体管的共基极电流放大系数 随频率的（增加）而下降。当晶体管的 下
比例增大，使注入效率下降。
微电子器件（第三版）陈星弼
电子科技大学中山学院/——4
陈卉/题目 王嘉达/答案
答案为个人整理，如有错误请 仔细甄别 ！ 厚德 博学 求是 创新
34、发射区重掺杂效应是指当发射区掺杂浓度太高时，不但不能提高（注入效率）
，反
而会使其（下降）
。造成发射区重掺杂效应的原因是（发射区禁带变窄）和（俄歇
（提高）基区掺
杂浓度。[P90]
47、比较各击穿电压的大小时可知，BVCBO（大于）BVCEO ，BVCBO（远大于）BVEBO。
48、要降低基极电阻 rbb ，应当（提高）基区掺杂浓度，
（提高）基区宽度。
49、无源基区重掺杂的目的是（为了降低体电阻）
。
微电子器件（第三版）陈星弼
电子科技大学中山学院/——5
降到（
0
）时的频率，称为 的截止频率，记为（
2
f
）。
55、晶体管的共发射极电流放大系数 随频率的（增加）而下降。当晶体管的 下
降到
1
0 时的频率，称为 的（截止频率），记为（ f ）。
2
56、当 f f 时，频率每加倍，晶体管的 降到原来的（½）
微电子技术概论期末试题
《微电子技术概论》期末复习题试卷结构：填空题40分，40个空，每空1分，选择题30分，15道题，每题2分，问答题30分，5道题，每题6分填空题1.微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的。
2.微电子学中实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统，是微小化的。
3.集成电路封装的类型非常多样化。
按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
4.材料按其导电性能的差异可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。
5. 迁移率是载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。
6.PN 结的最基本性质之一就是其具有单向导电性。
7.根据不同的击穿机理，PN 结击穿主要分为雪崩击穿和隧道击穿这两种电击穿。
8.隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场。
9. PN结电容效应是PN结的一个基本特性。
10.PN结总的电容应该包括势垒电容和扩散电容之和。
11.在正常使用条件下，晶体管的发射结加正向小电压，称为正向偏置，集电结加反向大电压，称为反向偏置。
12.晶体管的直流特性曲线是指晶体管的输入和输出电流-电压关系曲线，13.晶体管的直流特性曲线可以分为三个区域：放大区，饱和区，截止区。
14.晶体管在满足一定条件时，它可以工作在放大、饱和、截止三个区域中。
15.双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用，在电路中得到了大量的应用。
16. 一般情况下开关管的工作电压为 5V ，放大管的工作电压为 20V 。
17. 在N 型半导体中电子是多子，空穴是少子；18. 在P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
19. 所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。
20. 收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号是模拟信号。
21. 所谓数字信号，指在时间上和幅度上离散取值的信号。
22. 计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。
23. 半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、二极管、晶体管等元器件并具有某种电路功能的集成电路。
微电子期末考试复习题(附答案)
1. 光敏半导体、掺杂半导体、热敏半导体是固体的三种基本类型。
( × ) 2．用来做芯片的高纯硅被称为半导体级硅，有时也被称为分子级硅。
(×)电子3. 硅和锗都是Ⅳ族元素，它们具有正方体结构。
( × ) 金刚石结构4．硅是地壳外层中含量仅次于氮的元素。
( × ) 氧5．镓是微电子工业中应用最广泛的半导体材料，占整个电子材料的95％左右。
( × ) 硅6．晶圆的英文是wafer，其常用的材料是硅和锡。
( × ) 硅和锗7．非晶、多晶、单晶是固体的三种基本类型。
( √ )8．晶体性质的基本特征之一是具有方向性。
( √ )9．热氧化生长的SiO2属于液态类。
( × ) 非结晶态10．在微电子学中的空间尺寸通常是以μm和mm为单位的。
( × )um和nm 11．微电子学中实现的电路和系统又称为数字集成电路和集成系统，是微小化的。
( × ) 集成电路12．微电子学是以实现数字电路和系统的集成为目的的。
( × ) 电路13．采用硅锭形成发射区接触可以大大改善晶体管的电流增益和缩小器件的纵向尺寸。
( √ )14．集成电路封装的类型非常多样化。
按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
( √ )15．源极氧化层是MOS器件的核心。
( × ) 栅极16. 一般认为MOS集成电路功耗高、集成度高，不宜用作数字集成电路。
( × ) 功耗低，宜做17. 反映半导体中载流子导电能力的一个重要参数是迁移率。
( √ )18. 双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用。
( √ )19. 在P型半导体中电子是多子，空穴是少子。
( × ) 空穴是多子20. 双极型晶体管其有两种基本结构：PNP型和NPN 型。
( √ )21. 在数字电路中，双极型晶体管是当成开关来使用的。
( √ )22. 双极型晶体管可以用来产生、放大和处理各种模拟电信号。
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1.什么是摩尔定律？
当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月会增加一倍，性能也将提升一倍。
2.硅单晶生长的电子级多晶的制造流程及其原理。
原理：①从硅砂中将硅还原出来，生产过程：将硅砂、焦炭、煤及木屑等原料放置于石墨电弧沉浸的加热还原炉中，并用1500~2000摄氏度高温加热，将氧化硅还原成硅。
②对得到的硅进一步氧化，以达到半导体业规格的要求。
制造流程：①盐酸化：将冶金级的多晶块置于沸腾的反应器中，通入盐酸气以形成三氯化硅。
②蒸馏：此步骤将上式低沸点所生成产物三氯化硅置于蒸馏塔中，将其他不纯物（以金属卤化状态存在）用部分蒸馏去除。
③分解：将已蒸馏纯化的三氯化硅置于化学气相淀积反应炉中，与氢气还原反应而析于炉中电击伤，再将析出的固态硅积碎成块状的多晶硅。
3.硅外延，多晶硅，非晶硅，材料结构有什么不同？
硅外延：外延硅膜是指在衬底上（一般是硅晶圆），长出的硅单晶薄膜。
多晶硅：多晶硅膜，是由许多小的硅晶粒，以不同的晶向所组成，每一个晶粒本身都是一个单晶，晶粒建的晶界含有许多堆垛、位错和缺陷。
非晶硅：非晶硅材料含有硅原子及大量孔隙和缺陷，硅原子间一半并不有序排列，只有局部的区域，含约小于几十埃的有序原子。
4.何谓各向同性和各向异性刻蚀？
各向同性：没有方向选择性，刻蚀后将形成圆弧的轮廓，并在掩膜板下形成钻蚀。
各向异性：借助具有方向性的离子撞击，造成特定方向的刻蚀，而刻蚀后形成垂直的轮廓。
5.248和193纳米波长深紫外光光刻的优缺点。
书P155~P160
6.说明传统干涉光刻的原理。
利用左右对称的光束线互相干涉时，产生周期性的明暗条纹，照射于晶圆上光刻胶，可制备大面积，周期性细线图案。
7.离子注入在CMOS是坐上的标准应用有哪些？
①调整晶体管阈值电压②形成N极及P极阱区③晶体管的隔离
④形成晶体管的源极和漏极⑤形成低掺杂浓度的漏极
⑥抑制晶体管的源极和漏极之间的穿通⑦掺杂多晶硅⑧吸集杂质
8.氧化层的形成方法。
消耗硅衬底的热氧化层生长非消耗性的氧化层淀积
9.举出三种材料分析的仪器。
光学显微镜扫描式电子显微镜X—光能谱分析仪投射式电子显微镜
聚焦式离子束显微镜扫描式俄歇电子显微镜二次离子质谱仪
扩散电阻测量分析仪。