微电子工艺习题总结

微电子工艺习题总结

第一章

1. What is a wafer? What is a substrate? What is a die?

什么是硅片，什么是衬底，什么是芯片

答：硅片是指由单晶硅切成的薄片；芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路）；硅圆片通常称为衬底。

2. List the three major trends associated with improvement in microchip fabrication technology, and give a short description of each trend.

列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势

答:提高芯片性能:器件做得越小，在芯片上放置得越紧密，芯片的速度就会提高。

提高芯片可靠性：芯片可靠性致力于趋于芯片寿命的功能的能力。为提高器件的可靠性，不间断地分析制造工艺。

降低芯片成本：半导体微芯片的价格一直持续下降。

3. What is the chip critical dimension (CD)? Why is this dimension important?

什么是芯片的关键尺寸，这种尺寸为何重要

答：芯片的关键尺寸（CD）是指硅片上的最小特征尺寸；

因为我们将CD作为定义制造复杂性水平的标准，也就是如果你拥有在硅片某种CD的能力，那你就能加工其他所有特征尺寸，由于这些尺寸更大，因此更容易产生。

4. Describe scaling and its importance in chip design.

描述按比例缩小以及在芯片设计中的重要性

答：按比例缩小：芯片上的器件尺寸相应缩小是按比例进行的

重要性：为了优电学性能，多有尺寸必须同时减小或按比例缩小。

5. What is Moore's law and what does it predict?

什么是摩尔定律，它预测了什么

答：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数，月每隔18个月便会增加1倍，性能也将提升1倍。

预言在一块芯片上的晶体管数大约每隔一年翻一番。

第二章

6. What is the advantage of gallium arsenide over silicon?

砷化镓相对于硅的优点是什么

答：优点：具有比硅更高的电子迁移率；减小寄生电容和信号损耗的特性；集成电路的速度比硅电路更快；材料的电阻率更大。

7. What is the primary disadvantage of gallium arsenide over silicon?

砷化镓相对于硅的主要缺点是什么

答：主要缺点：缺乏天然氧化物；材料的脆性；成本比硅高10倍；有剧毒性

在设备，工艺和废物清除设施中特别控制。

第三章

8. What is an active component? Give two examples of this type of component.

什么是无源元件，举出两个无源元件的例子

答：有源器件：在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。

例子：电阻，电容。

9. What are some notable characteristics of bipolar technology? What is biggest drawback to bipolar technology?

双极技术有什么显著特征，双极技术的最大缺陷是什么

答：显著特征：高速，耐久性和功率控制能力。

最大缺陷：功耗高。

10. What are the benefits of the field-effect transistor (FET)?

场效应管有什么优点

答：低电压和低功耗。

11. What are the two basic types of FETs? What is the major difference between them? FET的两种基本类型是什么，他们之间的主要区别是什么

答：类型：结型（JFET）和金属-氧化物型（MOSFET）半导体。

区别：MOSFET作为场效应管晶体输入端的栅极由一层薄介质与晶体管的其他两极绝缘。JFET的栅极实际上同晶体管其他电极形成物理的pn结。

12. What are the two categories of MOSFETs? How are they distinguishable from one another?

MOSFET有哪两种类型，他们怎样区分

答：类型：nMOS（n沟道）和pMOS（p沟道）

区分方法：可有各自器件的多数载流来区别。

13. What two IC technologies are used in BiCMOS?

BiCMOS使用了哪两种集成电路技术

答：采用了CMOS和双极技术

14. What could a digital/analog (D/A) converter chip

be used for? What could an analog/digital (A/D) chip be used for?

数模转换器芯片能用做什么，模数转换器芯片能用做什么

答：数/模转化器芯片可用来提供用做电子机械设备的控制模拟驱动信号。

模/数转换器芯片可用来测量模拟驱动信号的输出。

15. Explain the difference between an enhancement-mode transistor and depletion-mode transistor with regards to their standby condition.

解释增强型晶体管和耗尽型晶体管使用情况的区别

答：增强型晶体管很好地工作于数字陆机应用中，只需要单极的输入信号控制场效应晶体管。

耗尽型被已经存在的闭合沟道部分开启。输入电压可以在一个方向变化以提高流过沟道的电流，或者在相反方向降低流过的沟道电流。如果栅极的输入电压在反向更大地提高，耗尽型晶体管将会断开。

第四章

16. Why is it necessary to have monocrystal silicon for wafer fabrication?

为什么要用单晶进行硅片制造

答：半导体芯片加工需要纯净的单晶硅结构，这是因为单胞重复的单晶结构能够提供制作工艺和器件特性所需要的电学和机械性质。糟糕的晶体结构和缺陷导致微缺陷的形成。

17.Which crystal plane orientation is most common MOS? Which is most common for bipolar?

MOS器件中用的最多的是哪种方向晶向，双极型用的最多的是哪几种

答：MOS ：(100)面的硅片；双极型：（111）面的硅片

18.Define crystal growth. What is the CZ method for crystal growth?

定义晶体生长，什么是CZ单晶生长法

答：晶体生长：是把半导体级硅的多晶硅块转换成一块大的单晶硅。

CZ单晶生长法：是熔化了的半导体级硅液体变为有正确晶向并且被掺杂成n型或p型的固体硅锭。

19. List seven wafer quality requirements for a silicon wafer.

列举硅片的七种质量要求

答：物理尺寸；平整度；微粗糙度；氧含量；晶体缺陷；颗粒；体电阻率20. What is an epitaxial layer, and why is it used on wafers?

什么是外延层，为什么在硅片上使用它

答：在某种情况下，需要硅片有非常纯的与衬底有相同晶体结构的硅表面，还要保持对杂质类型和浓度的控制，这要通过在硅表面沉积一个外延层来达到。

原因是外延层在优化pn结的击穿电压的同时降低了集电极电阻，在适中的电流强度下提高了器件速度。外延在CMOS集成电路中变得重要起来，因为随着器件尺寸不断缩小它将闩锁效应降到最低。外延层通常是没有玷污的。

第八章