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1、信息材料与器件复习答案分章说一下。第一章的外延那道题感觉大家对外延技术的分类不是很清楚。虽然把MOCVDMBE sputtering 和SOI、SOS放一起不能算错，但是希望大家能系统地了解外延的分类方法，以免有混乱的感觉。而作图说明MOSFET勺工艺流程，建议大家能画类似于梁教师课件上的剖面图，而不是流程框图，毕竟是考试重点。另外，CMOS的特点是既有 P管又有N管，只画一种管子不能算是 CMOS在N阱中一般是PMOS P阱中是NMOS硅栅工 艺的自对准先刻栅再源漏掺杂，这些根本特点希望大家不要犯错误。这一道题以NMO单管的流程为主，补完的ppt中有S工艺，可能与梁教师课件上有所不同，考虑到
2、了B极接地点，所以有些复杂。仅供参考，希望通过对照能加深理解。以上课时课件为根本。另外单管工艺也考虑到管间的直接连接所以有一步是刻接 触孔，不考虑这一点，步骤可以进一步简化。第一章其他的题目以与第二章所有题目，课件上有，或者需要查阅资料，大家完成的都很好，就不多赘述。第三章的第一道题，关于光纤损耗，综合大家的作业和我找的一些资料，对应各种损耗写了一些减小的方法，主要希望大家能进一步了解损耗的组成，有兴趣的同学可以看一下。第二道EDFA是考试重点之一，我 word文档里的答案是直接从课件中贴出来的，大家看课件就可以了，最好会画那两幅图。第三道题略。第四章只整理了那道加速度传感器的题目。一共找了四
3、种根本类型，ppt比拟粗糙，大家主要看一下结构和根本原理就可以，有兴趣的话可以看一下测量原理和准确度的计算，当然也不是每个类型都提到了测量原理和准确度。整理时只是从传感器的原理出发，至于是否采用微机电系统以与一些新型传感器如光纤振动传感器没有涉与。答案的主要参考是大家的和往届学长的作业，冯如此坤教师、尹盛教师和陈实教师的课件，网上的一些资源和图书馆的电子文献。欢迎大家给出意见和建议。以上。PS:考试题型和所占分数已经确定：名词解释：5 X 5简答：10 X 6论述：15 X 1王莹1微电子芯片材料与器件衬底材料，栅结构材料，互联材料，在各个开展阶段典型材料与其性能特征三种主要的外延生长技术：化
4、学气相沉积MOCV分子束外延MBE和等离子溅射sputtering 三种封装：球形矩阵封装 BGA,系统级封装SIP，3D封装光学曝光和非光学曝光技术的种类，各自的特点等离子刻蚀，溅射刻蚀，反响离子刻蚀扩散掺杂与离子注入掺杂衬底材料，栅结构材料，互联材料，在各个开展阶段典型材料与其性能特征衬底材料：半导体材料 semiconductor: Si、Ge Se GaAs InP、GaN SiC 等Si、Ge第一代；GaAs InP 第二代高频； GaN、AlN、InN、SiC第三代高温高功率；C 金刚石， InAs等新型半导体材料。单晶制备：SOI绝缘衬底上的硅：实现介质隔离，寄生电容小、集成度高
5、和工作速度快，适合低压低功耗 电路。GaN：高热和化学稳定性，高热导率，用于制备高温高频器件。Si/GeSi合金：制备新材料新器件如：异质结晶体管。栅结构材料栅绝缘介质层：传统栅绝缘介质材料：SiO2几个原子层厚度1.5nm。在PMOS，多晶硅栅中硼离子易穿透SiO2层扩散到沟道区，使器件性能退化。目前开展：SiNxOy相对介电常数为57.9，较好地防止硼离子扩散，低漏电流，高抗老化击穿。随半导体工艺进入到 O.lum尺寸X围时，SiO2或SiNxOy厚度小于3nm, 电子隧穿效应越来越显著，栅对沟道控制减弱。栅电极材料：传统电极材料：AI ,与硅兼容性好，但不能满足高温处理要求。传统工艺的缺
6、陷：对于传统CMOST艺，MOSFE器件阈值电压通常需要通过沟道杂质注入的方法进展调整。随着器件尺寸的减小，沟道尺寸越来越小，沟道掺杂浓度越来越高，沟道杂质浓度涨落对器件性能不利影响也越来越显著。常用电极材料：多晶硅满足高温处理要求，但电阻率较高；难熔金属硅化物 Polycide/Salicide开展趋势：传统 MOS工艺沟道掺杂沟道零掺杂技术。目前研究的栅电极材料：GexSi1-x 通过改变X值，连续调节能带带隙；W/TiN -连续调节功函数；耐高温；作为Cu互连的扩散阻挡层材料。互连材料：金属导电材料和相配套的绝缘介质材料传统互连材料：金属导电材料一铝；绝缘介质材料一SiO2。缺点：随集成
7、度的提高，互连线长度和所占面积迅速增加80%导致电路互连时间延迟大，信号衰减和串扰显著，电路可靠性下降。目前研究重点：铜/低介电常数绝缘介质k 3 三种主要的外延生长技术 ：化学气相沉积MOCVD氢气携带金属有机化合物与非金属氢化物一起进入反响室中，在一定的温度条件 下，气相与气一固界面发生一系列物理、化学反响，最终在衬底上形成外延层。分子束外延MBE:在超真空条件下，一种或几种组分的热原子束或分子束喷射到加热的衬底外表，在衬底外表反响而沉积成薄膜单晶的外延工艺等离子溅射sputtering 利用气体辉光放电过程中产生的正离子与靶材料的外表原子间的能量交换，把 物质从原材料移向衬底，实现薄膜的
8、沉淀。三种封装：球形矩阵封装BGA:其I/O引线以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大，引线长度短。系统级封装SIP在同一个小型基板上，采用微互联技术将假如干裸芯片和微型无源元件相连接，组成高性能的具有系统功能的微型组件。如：中央处理器MCU3D封装：是在垂直于芯片外表的方向上堆叠、互连两块以上裸片的封装，是一种高级的SIP封装技术。光学曝光和非光学曝光技术的种类，各自的特点光学曝光系统分为两种 ：遮蔽式shadow曝光和投影式projection丨曝光。遮蔽式曝光系统又分 为接触式和接近式两种形式。接触式曝光的分辨率较高，但产品率低；接近式曝光时掩模版与衬底之间通常 保持105
9、0 m,掩模版与衬底之间的间隙会使图形边缘出现衍射。投影式曝光系统。它采用一套光学组件，使光通过掩模版将掩模图形投影到几厘米外涂有光刻胶的衬底 上进展曝光。投影式曝光系统分为扫描和分布重复两种根本类型。扫描曝光系统把通过狭缝的光从掩模版聚焦到衬底上，同时掩模板和衬底一起作扫描运动，直至掩模图形布满整个衬底而完成曝光。分布重复曝光系统一次曝光衬底上的一块矩形区域称为图像场，然后不断重复直至将小面积图形布满整个衬底，其掩模图形尺寸与实际图形尺寸的比例可以是1:1或者大于1:1 称为缩小图形曝光。接触式曝光掩模版与光刻胶严密接触。优点：曝光比照度冋，精度冋。 缺点：掩模与光刻胶的接触会造成二次缺陷。
10、接近式曝光掩模版与光刻胶之间有 1050 m的间距。 优点：掩模和光刻胶之间不接触，缺陷减少。 缺点：掩模和光刻胶之间有缝隙，光的衍射造成分辨率卜降。投影式曝光掩模版与光刻胶之间有投影器物镜。优点：高分辨率，低缺陷，对准精度高，曝光图形可缩小。 缺点：光学系统较复杂。非光学曝光技术电子束曝光又称为电子束直写式曝光，即不用掩模版而以聚焦电子束直接对光刻胶曝光。电子束曝光是利用具有一定能量的电子与光刻胶碰撞发生化学反响而完成曝光的。目前主要用来制作掩模版，可以完成0.10.25 m的超微细加工，但很少用于对硅片直接曝光。2 / 7X射线曝光XRL有望取代光学曝光进展 100nm超微细加工。它采用类
11、似于接近式光学曝光的遮蔽式 曝光方法，X射线通过1:1的掩模进展曝光，掩模位置距衬底1040超紫外光曝光EUV是很有希望的下一代曝光技术。超紫外光波长1014 nm,在不降低产出率情况下，最小线宽可达 30nm以PMMA为光刻胶。但曝光系统制造难度很大，且光刻工艺需在真空中进展。离子束曝光注入光刻胶中的离子通过弹性和非弹性碰撞，使光刻胶分子量或结构发生变化，从而导致溶解特性发生变化。由于离子的质量较大， 散射作用比电子弱，几乎不存在邻近效应， 因此离子束曝光比光学、 X射线或电子束曝光技术具有更高的分辨率。离子束曝光的另一个特点是，许多光刻胶如PMMA对离子比对电子更为灵敏，因此可缩短曝光时间
12、。等离子刻蚀，溅射刻蚀，反响离子刻蚀干法刻蚀分类等离子刻蚀溅射刻蚀/离子铳反响离子刻蚀刻蚀原理辉光放电产生的活性粒 子与需要刻蚀的材料发 生反响形成挥发性产物高能离子轰击需要刻 蚀的材料外表，使其产 生损伤并去除损伤两种方法结合刻蚀过程化学物理效应很弱物理化学+物理主要参数刻蚀系统压力、功率、温度、气流以与相关可控参数优点各向异性好、工艺控制较易且污染少缺点刻蚀选择性相对较差、存在刻蚀损伤、产量小等离子刻蚀利用被刻蚀外表发生化学反响，使固态的被刻蚀材料转化成气态的挥发物，最后由排气系统排除。特点：采用化学性活泼的气体产生等离子体，作为活性受激原子的源， 对被刻蚀外表进展化学腐蚀。 特点：选择性
13、好， 各向异性差。溅射刻蚀 利用惰性气体如 A门产生的等离子体中离子对刻蚀外表进展轰击、溅射，将被刻蚀材料 剥离外表。优点：刻蚀材料种类多，具有较好的各向异性。缺点：刻蚀选择性较差、刻蚀速率较小且会造成 一定的刻蚀损伤与溅射刻蚀的主要区别是，反响离由于在反响离子刻蚀中化学和物理作用优点：具有较高刻蚀速率、较好反响离子刻蚀是一种介于溅射刻蚀和等离子体刻蚀之间的干法刻蚀技术。子刻蚀使用的不是惰性气体， 而是与等离子体刻蚀一样的活性气体。 都有助于实现刻蚀，因此可以灵活地选取工作条件以获得最优刻蚀效果。各向异性效果、较好刻蚀选择性和较低刻蚀损伤，是目前微电子工艺中应用最广泛的干法刻蚀技术 扩散掺杂与
14、离子注入掺杂离子注入就是将杂质元素离化为离子，使其在强电场下加速， 获得较高的能量后轰击半导体基片，经过退火,使杂质激活，在半导体内形成一定的分布。扩散方法：液态源扩散和固态源扩散液态源扩散步骤：1、保护性气体通过液态杂质源，携带杂质蒸汽进入高温扩散炉中；2、杂质蒸汽分散、在硅片四周形成饱和蒸汽压；3、杂志原子向硅片内部扩散。设备简单，操作方便、均匀性好，广泛使用如杂质磷的掺杂。固态源扩散1、硅片与杂质源交替放置于高温扩散炉中，两片硅片背面紧靠，正面向固态杂质源，两者大小相当；2、在高温下氧化，硅片外表形成一层杂质氧化物薄膜；3、以杂质氧化物为杂质源，在氮气保护气氛下向硅中扩散。如杂质硼的扩散
15、。2半导体光电材料与器件见复印作图说明半导体同质结，单异质结，双异质结以与量子阱激光器能带结构，工作原理，性能特征几种光电探测器PN,PIN,APD,MSM型的工作原理，性能特征OEIC与PIC的定义；非线性光学效应定义；自发辐射，受激辐射，粒子数反转光反射效应，光电导效应，光伏效应，光热效应回顾半导体激光器的开展历史， 人们在LD设计上都采用了那些不同结构措施来提高LD的性能？这些措施为什么对LD性能的提高有利？阐述通信波段用 MSMP与HEMT放大器组成的单片集成光接收机结构的工作原理。阐述激光打印机的工作原理。以金属AI和n型半导体接触为例，画出其平衡势垒图并推导正向电压下的电压一电流特性。3光纤通信材料见复印掺饵光纤放大器EDFA各主要组成局部的功能，EDFA饵离子能级示意图以与 EDFA的应用等光纤传输中常用三种
