华虹宏力,笔试

发布时间:2016-12-04 来源: 笔试 点击:

篇一:集成电路期末考试知识点答案

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1、哪一年在哪儿发明了晶体管?发明人哪一年获得了诺贝尔奖?

1947贝尔实验室 肖克来 波拉坦 巴丁 发明了晶体管 1956获诺贝尔奖

2、世界上第一片集成电路是哪一年在哪儿制造出来的?发明人哪一年为此获得诺贝尔奖? Jack kilby 德州仪器公司1958年发明 2000获诺贝尔奖 3、什么是晶圆?晶圆的材料是什么?

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,材料是硅

4、目前主流集成电路设计特征尺寸已经达到多少?预计2016 年能实现量产的特征尺寸是多少?主流0.18um 22nm

5、晶圆的度量单位是什么?当前主流晶圆的尺寸是多少?英寸12英寸

6、摩尔是哪个公司的创始人?什么是摩尔定律?英特尔芯片上晶体管数每隔18个月增加一倍

7、什么是SoC?英文全拼是什么?片上系统 System On Chip

8、说出Foundry、Fabless 和Chipless 的中文含义。代工 无生产线 无芯片

9、一套掩模一般只能生产多少个晶圆?1000个晶圆

10、什么是有生产线集成电路设计?电路设计在工艺制造单位内部的设计部门进行

11、什么是集成电路的一体化(IDM)实现模式?设计制造和封装都集中在半导体生产厂家内进行

12、什么是集成电路的无生产线(Fabless)设计模式?只设计电路而没有生产线

13、一个工艺设计文件(PDK)包含哪些内容?

器件的SPICE参数、版图设计用的层次定义、设计规则和晶体管电阻电容等器件以及通孔焊盘等基本结构版图,与设计工具关联的设计规则检查、参数提取、版图电路图对照用的文件。

14、设计单位拿到PDK 文件后要做什么工作?

利用CAD/EDA工具进行电路设计仿真等一系列操作最终生成以GDS-II格式保存的版图文件,然后发给代工单位。

15、什么叫“流片”?

像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片。

16、给出几个国内集成电路代工或转向代工的厂家。

上海中芯国际 上海宏力半导体 上海华虹NEC 上海贝岭 无锡华润华晶 杭州士兰 常州柏玛微电子

17、什么叫多项目晶圆(MPW) ?MPW 英文全拼是什么?

将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆片上流片,完成后每个设计可以得到数十片芯片样品Multi-Project-Wafer

18、集成电路设计需要哪些知识范围?系统知识,电路知识,工具知识,工艺知识

19、对于通信和信息学科,所包括的系统有哪些?

程控电话系统,无线通信系统,光纤通信系统等;信息学科:有各种信息处理系统。

20、RFIC、MMIC 和M3IC 是何含义?射频电路 微波单片集成电路 毫米波单片集成电路

21、著名的集成电路分析程序是什么?有哪些著名公司开发了集成电路设计工具?

SPICE程序 Cadence、Synopsis和Mentor Graphics等公司

22、从事逻辑电路级设计和晶体管级电路设计需要掌握哪些工具?

逻辑:掌握VHDL或Verilog HDl等硬件语言描述及相应的分析和综合工具 晶体管:掌握SPICE或类似的电路分析工具。

23、为了使得IC 设计成功率高,设计者应该掌握哪些主要工艺特征?

从芯片外延和掩膜制作,光刻,材料淀积和刻蚀,杂质扩散或注入,到滑片封装的全过程。 24、SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI 的中文含义是什么?英文全拼是什么?

SSI(small-scale integration)小规模集成电路;MSI(Middle-scale integration)中规模集成电路;LSI(large-scale integration)大规模集成电路;VLSI(very-large-scale integration)甚大规模集成电路ULSI(Ultra-large-scale integration)超大规模集成电路。

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1、电子系统特别是微电子系统应用的材料有哪几类?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、砷化镓、磷化铟

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?

集成电路通常制作在半导体衬底材料上,集成电路的基本元件是依据半导体特性构成。

4.半导体材料得到广泛应用的原因是什么?

参杂、温度、光照都可以改变半导体导电能力,以及多种由半导体形成结构中,注入电流会发射光(发光二极管)

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?GaAs 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?

双极性晶体管(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)和双极性管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?12英寸 2Ghz

8、为什么市场上90%的IC 产品都是基于Si 工艺的?原料丰富、技术成熟、价格低

9、与Si 材料相比,GaAs 具有哪些优点?

1.GaAs中非平衡少子饱和漂移速率大约是Si的4倍, 2.在GaAs中,电子和空穴可直接复合,而Si不行。3. GaAs中价带与导带之间的禁带为1.43eV,大于Si的1.11eV

10、GaAs 晶体管最高工作频率fT 可达多少?而最快的Si 晶体管能达到多少?

150Ghz 几十GHz

11、基于GaAs 的集成电路中有哪几种有源器件?MESFET、HEMT和HBT三种有源器件。

12、为什么说InP 适合做发光器件和OEIC?InP中电子与空穴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?SiO2、SiON、Si3N4

14、什么是欧姆接触和肖特基接触?

在半导体表面制作金属层后,如果参杂浓度较高,隧道效应抵消势垒的影响形成欧姆接触:如果参杂浓度较低,金属和半导体结合面就形成肖特基接触。

15、多晶硅的特点?多晶硅是单质硅的一种形态、特性随结晶度与杂质原子而改变、应用广泛

16、在MOS 及双极型器件中,多晶硅可用来做什么?

栅极、源极与漏极(或双极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?

由一些基本材料,如在Si, GaAs或InP制成的衬底上或衬底内,用其它物质再生成一层或几层材料。

18、半导体材料系统?是指不同质的几种半导体(GaAs与AlGaAs,Si与SiGe等)组成的层结构

19、异质半导体材料的主要应用有哪些?

制作异质结双极性晶体管HBT、高电子迁移率晶体管HEMT、高性能的LED及LD。

20、什么是半导体/绝缘体材料系统?半导体与绝缘体相结合的材料系统

21、晶体和非晶体的区别?晶体具有一定几何外形如硅和锗,非晶体无固定形状如玻璃、橡胶

22、什么是共价键结构?

.最外层的价电子不仅受到自身原子核的作用,还要受到相邻原子核的作用,这样每个价电子就不局限于单个原子,可以转移到相邻的原子上去,这种价电子共有化的运动就形成了晶体中的共价键结构。

23、什么是本征半导体和杂质半导体?

征半导体是一种纯净的、结构完整的半导体晶体。在本征导体中参入微量的杂质,就形成了杂质半导体(N、P)

24、本征半导体有何特点?

电子浓度与空穴浓度相同,热力学零度没有自由电子,载流子少、导电性差、温度稳定性差 25、杂质半导体中,多子和少子是如何形成的?

在本征半导体中掺入少量的3价元素,如硼、铝或铟,有3个价电子,形成共价键时,缺少1个电子,产生1个空位。空穴为多数载流子,电子为少数载流子。在本征半导体中掺入少量的5价元素,如磷、砷或锑,有5个价电子,形成共价键时,多余1个电子。电子为多数载流子,空穴为少数载流子。

26、什么是扩散运动?什么是漂移运动? 扩散运动:由于PN结交界面两边的载流子浓度有很大的差别,载流子就要从浓度大的区域向浓度小的区域扩散。漂移运动:进入空间电荷区的空穴在内建电场作用下向P区漂移,自由电子向N区漂移。

27、PN 结的主要特点是什么?单向导电性

28、双极型三极管三个区有什么不同?

发射区的掺杂浓度远远高于基区和集电区,基区做的很薄,集电结的面积大于发射结的面积。

29、双极型三极管有几种工作状态?每个状态PN 结偏置情况如何?

发射结正偏集电结反偏时为放大工作状态、发射结正偏集电结也正偏时为饱和工作状态、发射结反偏集电结也反偏时截止工作状态、发射结反偏集电结正偏为反向工作状态。

30、在放大状态下,三极管内部载流子传输过程是怎样进行的?

发射结的注入、基区中的输运与复合和集电区的收集 31、为什么晶体管的反向工作状态一般不用,尤其是在集成电路中更是如此?

由于晶体管的实际结构不对称,特别是在集成电路中,发射区嵌套在基区内,基区嵌套在集电区内,发射结比集电结小很多反向电流放大倍数βR比β F小很多

32、MOS 管的核心结构是什么?导体、绝缘体与衬底的掺杂半导体这三层材料叠在一起构成

33、根据形成导电沟道载流子类型的不同,MOS 管有几种类型?NMOS和PMOS

34、简述PMOS 管的具体结构。

半导体部分的结构包含由两个P型硅的扩散区隔开的N型硅区域,这层型硅区域之上覆盖了由一个绝缘层和一个栅极的导电电极构成的夹层结构,两个P型硅的扩散区分别通过与金属导体的欧姆接触,形成源极和漏极。

35、简述MOS 管的导电沟道是如何形成的? N反型层与源漏两端的N型扩散层连通

36、什么叫阈值电压?阈值电压是否可变?阈值电压为负时称为什么电压?

引起沟道区产生强表面反型的最小栅电压,称为阈值电压V T 。往往用离子注入技术改变沟道区的掺杂浓度,从而改变阈值电压。夹断电压。

37、对NMOS 晶体管,注入何种杂质使阈值电压增加或降低?P型杂质增加、N型杂质降低。

38、根据阈值电压不同,常把MOS 器件分为几种?增强型和耗尽型

39、在CMOS 电路里,MOS 管一般采用何种类型?增强型 40、为什么说MOS 晶体管是一种电压控制器件?

当栅源电压VGS等于开启电压VT时,器件开始导通,当源漏间加电压VDS且VGS=VT时,由于源漏电压和栅-衬底电压而分别产生的电场水平和垂直分量的作用,沿着沟道就出现了导电。源漏电压(VDS>0)所产生的电场水平分量起着使电子沟道向漏极运动的作用。随着源漏电压的增大,沿沟道电阻的压降会改变沟道的形状。

41、MOS 管的IDS 大小除与源漏电压和栅极电压有关外,还与哪些因素有关?

源漏之间的距离、沟道宽度、开启电压、栅绝缘氧化层的厚度、栅绝缘层的介电常数、载流子的迁移率

42、一个MOS 管的正常导电特性可分为几个区域?

夹断、线性、饱和

43、说明MOS 管“线性区”沟道及漏极电流特点。弱反型区漏极电流随栅压的增大而线性增大

44、说明MOS 管“饱和区”沟道及漏极电流特点。沟道强反型,漏极电流与漏极电压无关

45、用什么参数衡量MOS 器件的增益?用gm衡量 MOS 器件的增益

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1、 外延生长的目的是什么?外延生长的方法有哪几种?

用同质材料形成具有不同的掺杂

华虹宏力 笔试

种类及浓度而具有不同性能的晶体层。液态生长、气相外延生长、金属有机物气相外延生长、 分子束外延生长。

2、 什么是卤素传递生长法?它属于4 种生长方法中的哪一种?

把至少一种外延层组成元素以卤化物形式通过衬底并发生卤素析出反应从而形成外延层的过程,它属于气相外延生长法。

3、 液态生长有什么优缺点?

最简单最廉价但其外延层的质量不高 4、金属有机物气相外延生长和一般的气相外延生长的最大区别是什么?

它是一种冷壁工艺,只要将衬底控制到一定温度就行了

5、分子束外延生长有什么特点?

只能在超真空中进行且量产较低、在GaAs基片上生长无限多外延层、可以控制参杂的深度和精度到纳米级

6.什么是掩模?掩模与集成电路制造有什么关系?制做掩模的数据从哪儿来?

掩膜是涂有特定图案的铬薄层(60~80nm)的均匀平坦的石英玻璃薄片、一层掩膜对应一块 IC 的一层材料的加工、版图。

7、掩模制作方法有哪些?

图案发生器方法、X 射线制版、电子束扫描法

8、什么是整版接触式曝光?

掩模尺寸和晶圆尺寸相同,并直接与光刻胶胶层接触进行曝光。

9、什么是光刻?光刻的作用是什么?光刻的主要流程有哪些?

光刻就是通过一系列生产步骤,将晶圆薄膜的特定部分去除的工艺。作用是把掩膜上的图型转换成晶圆上的器件结构。流程有晶圆涂光刻胶、曝光、显影、烘干。 10、负性和正性光刻胶有什么区别和特点?

特点:光刻胶都对大部分可见光灵敏,对黄光不灵敏。 区别:负性光刻胶使用时,未感光部分被适当的溶剂刻蚀,而感光部分留下,所得图形与掩膜版图形相反;正性光刻胶所得图形与掩膜板图案相同。 11、光刻的曝光方式有几种?各有何特点?

接触和非接触两种,非接触分为接近式和投影式接触式:精确度高,但掩膜易磨损,消耗大 非接触式: 接近式:解决了磨损问题,但分辨率下降。 投影式:分辨率高,不存在掩膜磨损问题,但生产量不高

12、接触曝光方式的关键技术有哪些?它的主要优缺点是什么?

需要一股很粗的光束、一个很大的透镜,以及一套良好的光学系统;精确度较高但非理想接触导致LSI 芯片合格率不高,掩膜和晶圆每次接触都会产生磨损,掩膜消耗大.

13、什么是非接触曝光方式?掩膜与晶圆不接触的光刻方式,分为接近式和投影式两种

14、氧化的目的是什么?利用硅独有的特性制造薄到几十埃(只有几个原子层)的栅氧化层

15、为什么说栅氧化层的生长是非常重要的一道工序?

氧化层的厚度决定了晶体管的电流驱动能力和可靠性,其精度必须控制在几个百分点以内。

16、淀积的主要作用是什么?生成器件制造所需的材料

17、什么是刻蚀?什么是湿法刻蚀?湿法刻蚀有什么缺点?

刻蚀即光刻腐蚀,就是通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其他方式实现腐蚀以处理掉所需除去的部分; 湿法刻蚀首先要用含有可以分解表面薄层的反应物的溶液浸润刻蚀面;抗蚀剂中的小窗口会由于毛细作用而使得接触孔不能被有效浸润、被分解的材料不能被有效从反应区中清除。

18、什么是干法刻蚀?干法有几种刻蚀方法?

用等离子体对薄膜线条进行刻蚀的一种新技术。

分为等离子体刻蚀、反应离子刻蚀RIE、磁增强反应离子刻蚀、高密度等离子刻蚀等类型

19、掺杂的目的是什么?掺杂在何时进行?惨杂方法有哪几种? 改变半导体的导电类型,形成N型层或P型层,以形成双极型晶体管及各种二极管的PN结,或改变材料电导率;掺杂可与外延生长同时或者其后进行;热扩散掺杂和离子注入法两种

20、离子注入法有哪些优点? 掺杂的过程可通过调整杂质剂量及能量来精确控制杂质分布,可进行小剂量和极小深度的掺杂较低的工艺温度,故光刻胶可用作掩膜可供掺杂的离子种类较多,离子注入法也可用于制作隔离岛

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2、 集成电路特别是逻辑集成电路技术的类型有哪些?

以双极性硅为基础的ECL技术、PMOS技术、NMOS技术,双极性硅或硅锗异质结晶体管加CMOS的BiCMOS技术和GaAs技术

篇二:华虹宏力三厂UPS供电系统安装施工方案

华虹宏力三厂增资扩产项目

UPS供电系统安装

施 工 方 案

2015年7月11日

目 录

1. 工程概述 ................................................................................................................................... 3 2. 编制依据 ................................................................................................................................... 3 3. 施工组织方案 ........................................................................................................................... 3

3.1 人员配置情况 ........................................................................................................... 3

3.1.1 岗位分工及职责 ................................................................................................... 3 3.1.2 项目组织结构图 ................................................................................................... 4 4. 施工机械设备及材料 ............................................................................................................... 5

4.1 工具清单 ................................................................................................................... 5 4.2 材料清单 ................................................................................................................... 5 5. 施工技术和施工方法 ............................................................................................................... 5 5.1 新UPS系统安装 ..................................................................................................... 6

5.1.1 安装前的设备检验 ............................................................................................... 6 5.1.2 安装步骤 ............................................................................................................... 6 6. 施工进度计划和工期安排 ....................................................................................................... 7 6.1 编制原则 ................................................................................................................... 7

6.1.1 编制依据 ............................................................................................................... 7 6.1.2施工进度计划编制 ................................................................................................ 7 7. 施工质量保证程序及目标 ....................................................................................................... 8

7.1 引言 ........................................................................................................................... 8 7.2 目的 ........................................................................................................................... 9 7.3 质量、职业健康安全、环境方针 ........................................................................... 9 7.4 质量目标 ................................................................................................................... 9 7.5 范围 ........................................................................................................................... 9 7.6 质量职责 ................................................................................................................... 9 8. 安全保护技术措施 ................................................................................................................... 9 8.1 安全生产管理体系 .......................................................................................................... 10 8.2 安全防范重点 .................................................................................................................. 10 8.3 安全措施 .......................................................................................................................... 10

8.3.1 安全用电管理细则 ............................................................................................. 11 8.3.2 电气检修作业安全要求 ..................................................................................... 11 9. 文明施工措施 ......................................................................................................................... 12

9.1 技术措施 .......................................................................................................................... 12 10.

应急预案 ......................................................................................................................... 12 10.1 目的 ................................................................................................................................ 13 10.2 适用范围 ........................................................................................................................ 13 10.3 职责 ................................................................................................................................ 13

10.4 突发事件处理 ................................................................................................................ 13 11.

工程验收 ......................................................................................................................... 14

1.工程概述

华虹宏力三厂增资扩产项目的新增UPS系统安装调试工作。为了高标准、高质量、高效率地做好华虹宏力三厂系统的正常运行,在施工前一定要做好周密的计划,并严格按照标准和规范组织施工,为了方便以后的维护和扩展,施工中要仔细做好记录,施工后向用户提供详细和规范的文档报告。在施工过程中要严把质量关,按照ISO9000的要求进行施工全过程的质量管理,争创优良工程。

2.编制依据

? 经业主审批的施工方案

? 公司第三层文件(作业手册、管理制度) ? 引用标准和规范

? 《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008) ? 《电子信息系统机房施工和验收规范》(GB50462-2008) ? 《数据中心电信基础设施标准》(TIA-942)

? 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168一2006)。 ? UPS系统用户手册

? 《不间断电源设备》(GB7260-2009) ? 参照I.E.C相关标准

? 《工业生产劳动安全卫生管理规定》

3.施工组织方案

3.1 人员配置情况 3.1.1 岗位分工及职责 ? 项目经理

具有大中型供配电系统工程项目的管理与实施经验,监督整个工程项目的实施,对工程项目的实施进度负责;负责组织本项目实施方案设计,以及现场组织、实施、协调和管理工作;负责工程整体指导工作,定期、不定期检查工程项目进

展情况,并根据工程项目的需要,及时调用后备资源支援工作;负责协调解决工程项目实施过程中出现的各种问题。负责与甲方及相关人员的协调工作。

? 总工程师

具有大中型供配电系统工程项目设计、实施经验,技术知识、技能全面,负责组织本工程项目的,设计和现场工程技术。

? 工程技术人员

具有丰富工程施工经验,作为主要人员参加过大中型供配电系统工程的实施,对项目实施过程中出现的进度等问题,及时上报项目经理。

? 质量员

熟悉供配电系统工程的工程特点、技术特点及产品特点,并熟悉相关技术执行标准及验收标准,负责协调系统设备检验与工程验收工作。

? 项目管理人员

具有工程项目管理方面的工作经验及责任心,协助项目经理负责组织工程项目方案的实施、协调和管理工作。

? 材料设备管理员

熟悉工程所需的材料、设备规格,负责材料、设备的进出库管理和库存管理,保证库存设备的完整。

? 资料员

具有行政管理,标案管理方面的工作经验及责任心,负责日常行政事务工作,负责信息(含资料,工程档案)收集、整理、归档、借阅等方面管理工作,以及和本工程项目有关的合同文件及相关协议的收集、整理、归档、借阅等管理工作。

? 安全员

要求具有很强的责任心,负责巡视日常工作安全防范。 3.1.2 项目组织结构图

4.施工机械设备及材料

根据华虹宏力三厂增资扩产项目本次工程施工特点,本工程施工主要有新 UPS系统安装调试(主机、电池)等。本次施工需要机具和检测设备见下表。 4.1 工具清单

4.2

主要材料清单

篇三:微电子材料复习大纲

一、微电子材料概述

1、摩尔定律:集成度每3年乘以4,加工工艺的特征线宽每6年下降一半。摩尔定律中提

到的减少成本是集成电路最大的吸引力之一,并且随着技术发展,集成化程度越高,低成本

的优点更为明显。

2、

3、2010年10月5日,瑞典皇家科学院将2010年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学

的两位教授 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov,以表彰他们对石墨烯的研究。石墨烯是

至今发现的厚度最薄和的强度最高的材料。

4、目前全球最主要的晶圆代工厂包括TSMC、三星、台联电、GlobalFoundries、IBM、SMIC、

华虹宏力等 。

5、特征尺寸继续缩小所面临的挑战包括:1、微细加工——光刻技术;2、互连技术——铜

互连;3、新型器件结构&材料体系——高、低K介质、金属栅电极、SOI材料等。

6、在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子,而导体中只有自由电子这一种载流子,

这是半导体与导体的不同之处。

7、在掺入杂质后,载流子的数目都有相当程度的增加。因而对半导体掺杂是改变半导体导

电性能的有效方法。

二、硅和锗的化学制备

1、根据物质的导电性,物质可以分为金属、半导体及绝缘体,人们发现,电子在最高能带的

占有率决定此物质的导电性。

2、根据材料的重要性和开发成功的先后顺序,半导体材料可以分为三代: 第一代半导体材

料---硅(Si); 第二代半导体材料---砷化镓(GaAs); 第三代半导体材料---氮化镓(GaN)。

3、(物理性质)硅的禁带宽度比锗大,电阻率也比锗大4个数量级,因此硅可制作高压器件

且工作温度比锗高。但是锗的迁移率比硅大,可做低压大电流和高频器件

4、硅的主要来源是石英砂,另外,在许多的矿物中含有大量的硅酸盐,也是硅的来源之一。

通常把95%-99%纯度的硅称为粗硅或工业硅。

5、制备高纯硅主要采用两种方法:三氯氢硅氢还原法和硅烷法,两种方法各有利弊。

其中三氯硅烷法(SiHCl3)

? 产量大、质量高、成本低,是目前国内外制取高纯硅的主要方法。

? 利用了制碱工业中的副产物氯气和氢气,成本低,效率高

? 三氯硅烷遇水会放出腐蚀性的氯化氢气体,腐蚀设备,造成Fe、Ni等重金

属污染三氯硅烷

而硅烷法(SiH4)

? 有效去除杂质硼及其他金属杂质,无腐蚀性、不需要还原剂、分解温度低,

收率高。

? 消耗Mg,硅烷本身易燃、易爆

三、区熔提纯

1、区熔提纯是一种物理提纯方法,是为了得到半导体级纯度(9到10个9)的硅,为进一步晶体生长作准备。

2、分凝现象(偏析现象): 含量少的杂质在晶体和熔体中的浓度不同

分凝系数: 用来衡量杂质在固相和液相中浓度的不同

3、材料锭条全部熔化后,使其从一端向另一端逐渐凝固,这样的凝固方式叫正常凝固。 正常凝固过程中存在分凝现象, 所以锭条中杂质分布不均匀。当分凝系数与1相差较大时(小于0.1或大于3),杂质浓度随锭长变化较快,杂质向锭的一端集中, 正常凝固有一定的提纯作用。

4、区熔提纯:利用分凝现象将物料局部融化形成狭窄的熔区,并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端,重复多次使杂质尽量被集中在尾部或头部,进而达到使中部材料被提纯的技术。

5、一次区熔后,材料的纯度仍然达不到半导体器件的纯度要求,所以要进行多次区熔,使得各种杂质尽可能的赶到锭条的两头。经过多次区熔提纯后,杂质分布状态达到一个相对稳定且不再改变的状态,这种极限状态叫极限分布,影响杂质浓度极限分布的主要因素是杂质的分凝系数和熔区长度。

6、区熔法晶体生长,可以分为水平区熔和悬浮区熔,硅单晶生长采用悬浮区熔的原因是:高温下硅很活泼,易反应; 悬浮区熔可使之不与任何材料接触; 熔硅表面张力大,而密度小的特点,可使熔区悬浮。

四、晶体生长

1、晶体生长有三种方法:固相生长,液相生长(溶液中生长,熔体中生长),气相生长

2、晶体生长中的成核阶段分为,均匀成核(自发成核)和非均匀成核(非自发成核),其中非均匀成核(非自发成核)是指在体系中存在外来质点(尘埃,固体颗粒,籽晶等), 在外来质点上成核,例如硅单晶生长时籽晶的加入。

3、单晶硅按晶体生长方法的不同,分为直拉法、区熔法和外延法。其中直拉法、区熔法多用于生长单晶硅棒,外延法生长单晶硅薄膜。

4、直拉法生长单晶硅和锗是指在盛有熔硅或锗的坩埚内,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。其生长设备示意图如图所示。籽晶与熔体表面接触,并旋转,旋转方向与坩锅的旋转方向相反。直拉法的两个主要参数:拉伸速率,晶体旋转速率。

5、直拉法(CZ)的工艺过程:

1).籽晶熔接: 加大加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发一定时间后,将籽晶下降与液面接近,使籽晶预热几分钟,俗称“烤晶”,以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击

2).引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。此时要控制好温度,当籽晶与熔体液面接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这一步骤叫“引晶”,又称“下种”。“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提高拉速,拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm。

3).放肩:缩颈工艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。

4).等径生长:当晶体直径到达所需尺寸后,提高拉速,使晶体直径不再增大,称为收肩。收肩后保持晶体直径不变,就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速不变。

5).收晶:晶体生长所需长度后,拉速不变,升高熔体温度或熔体温度不变,加快拉速,使晶体脱离熔体液面

五、硅、锗晶体中的杂质和缺陷

1、单晶生长时,杂质分布不均匀会造成横向和纵向电阻率不均匀。可以采用变速拉晶法(先用大拉速,再用小拉速)控制直拉法单晶纵向电阻率的均匀性。

2、为了获得径向(横向)电阻率均匀的单晶,必须调平固液界面。

3、硅锗单晶中位错产生的原因:

?籽晶体内原有位错

?籽晶表面损伤

?由于外界的振动、外加应力、热起伏等而使籽晶或单晶中位错倍增。

?固液交界面过冷

4、硅、锗晶体生长时杂质的掺杂分为共熔法(不易挥发的杂质材料)和投杂法(容易挥发的杂质材料)

5、硅锗单晶中有害杂质包括:金属杂质、氧污染、硅中的碳。其中金属杂质会引入载流子,且能引入深能级,导致器件性能降低,甚至失效。通常采用化学腐蚀去除表面金属杂质。氧是直拉(Cz)硅中含量最高杂质,它在硅中行为也很复杂。总的说来,硅中氧既有益也有害。氧杂质可增加晶体的机械强度,避免硅片在器件工艺的热过程中发生型变(如弯曲翘曲等)。但是它会形成热施主,引起硅单晶电阻率变化,还会发生析出生成氧成淀。碳在硅中不引入电活性缺陷,不影响单晶硅的载流子浓度。但是当碳浓度超过其固溶度时,会有微小的碳沉淀生成,影响器件的击穿电压和漏电流。

六、硅的外延生长

1、根据根据外延层性质,可将外延分为同质外延(外延层与衬底同种材料)和异质外延(外延层与衬底不同材料);根据外延生长方法,可分为直接外延(是用加热、电子轰击或外加电场等方法使生长的材料原子获得能量,直接迁移沉积在衬底表面上完成外延生长.如真空淀积,溅射,升华等)和间接外延(是利用化学反应在衬底表面上沉积生长外延层,广义上称为化学气相淀积(chemical vapor deposition,CVD))。CVD生长的薄膜未必是单晶,所以严格讲只有生长的薄膜是单晶的CVD才是外延生长;根据相变过程,可分为气相外延(对于硅外延,应用最广泛)、液相外延、固相外延

2、外延层中杂质来源很多,总的载流子浓度N总可以表示为:

N总=N衬底?N气?N邻片?N扩散?N基座?N系统

N衬底:衬底中挥发出来的杂质掺入外延层中的杂质浓度分量

N气:外延层中来自混合气体的杂质浓度分量

N邻片:外延层中来自相邻衬底的杂质浓度分量

N扩散:衬底中杂质经固相扩散进入外延层的杂质浓度分量

N基座:来自基座的杂质浓度分量

N系统:除上述因素外整个生长系统引入的杂质浓度分量

N气,N基座,N系统,杂质不是来源衬底片,因此称为外掺杂

N扩散,N衬底,N邻片的杂质来源于衬底片,通称为自掺杂

3、自掺杂效应:衬底中的杂质进入气相中再掺入外延层

4、硅外延层的缺陷分类:

1、表面缺陷,也叫宏观缺陷

如云雾,划道,亮点,塌边,角锥,滑移线等

2、内部结构缺陷,也叫微观缺陷

如层错,位错

七、1、当电子从价带转换到导带时,不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体。 如:砷化镓;当电子从硅的价带顶部转换到导带最低点时,不仅需要能量转换(≥Eg),也需要动量转换(≥pC)。这类半导体称为间接带隙半导体,如硅。半导体发光时要求有电子跃迁;而一般的电子跃迁又要求动量守恒,即电子必须在 k 空间 (动量) 的同一位置跳跃,所以间接带隙半导体一般不能用作发光材料。

43

2432

/e

V 01能量/e10

V ?1?2

2、砷化镓材料制作的器件频率响应好、速度快、工作温度高,能满足集成光电子的需要。它是目前最重要的光电子材料

题型:

一、 选择题20

二、 填空题20

三、 判断题20

四、 简答题40

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