RivCross 操作手册
1.01版
2004年3月
中文翻译版200604
目录
Rivcross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
第一章 Rivcross 软件概述第二章 开始一项新工作第三章 工具数据输入表第四章 平行追踪1输入表第五章 平行追踪2输入表第六章 AC线圈输入表
第七章 AC信号分析表
第八章 测量点数据汇总表第九章 测量汇总表
第十章 审阅/编辑测量表第十一章 平面视图
第十二章 剖面视图
第十三章 端面视图
第十四章 BTotal/Dip 绘图第十五章 输出数据表
第十六章 侧线追踪时建立一项新测量第十七章 编辑测量
第十八章 压力读取与记录
第十九章 程序选用表
第二十章 线圈
第二十一章 线圈电流与距离的关系第二十二章 控向线圈与探头供电电源第二十三章 补偿压力模块
第二十四章 钻杆表
第二十五章 绘图系列
第二十六章 工具面, 记录与工作信息第二十七章 硬件钥匙1
第二十八章 附录
Rivcross 软件概述
Rivcross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
Rivcross 是一套水平定向穿越的导向追踪软件, 应用于水平定向钻进。RivCross 软件把来自Vector 地磁导向工具（平行追踪工具）的追踪和测量数据、及来自多种定向信号源的数据、以及第三方控向仪器的参数综合为一体。它提供了一个统一软件环境、追踪测量和导向措施，并且为司钻提供了立体的观测角度。
Rivcross软件支持以下由VM提供的追踪系统：
z平行追踪1，DC线圈导向系统
z平行追踪11，AC线圈导向系统
z AC线圈，磁信标导向系统
这些追踪系统通过运用栅型线圈或磁信标测量磁场来决定地下定向工具的位置。Rivcross软件还可以直接处理定向钻测量数据，并具有根据倾角和方位角数据计算得到控向工具位置的能力。这里所说的“测量”是指仅根据所读取一系列钻孔方位数据进行计算。在获得一系列距离、倾角和方位角的数据后，一个测量报告展示了通过计算得到的定向工具坐标情况。
坐标系统
RivCross软件使用常规的水平定向钻进坐标系统，包括前后距离，高程和左右距离。前后距离轴线是水平的线并指向钻进方向，高程轴线向上（与重力方向相反），左右轴线也是水平的线，并指向前后距离轴线右侧。前后轴线，高程和左右轴线之间相互垂直，形成一个向右的直角坐标系。
基线方位角
基线方位角是地磁北极与前后距离轴线形成的角，指定向工具处于一个无任何磁干扰的环境中要读到的磁方位角。
跟踪测量距离
RivCross软件对孔内钻杆的总长度进行跟踪。这个长度称为测量距离，是指从地表沿钻杆到钻头磁传感器的长度。从RivCross软件中的钻杆长度记录表中获得的钻杆长度来辅助司钻计算得出定向传感器任何时刻的位置。钻杆长度记录表显示每根钻杆的长度和孔内钻杆每个接口处的总长度。下附钻杆长度记录表的样表。
钻杆记录表样表
测量数据
RivCross软件利用测量得出的坐标数据，如由钻孔方向读数计算得出，作为以后所有跟踪计算的首次估侧。因此，时刻保持测量的最新数据并及时进行调整使测量接近定向工具实际的位置，对于RivCross 软件的操作来说是必须的。
工作档案
RivCross软件会对每一次穿越工程的所有数据进行组合整理。这允许RivCross软件程序关闭后可以重新下载这些资料。你可以找到与工程有关的所有相关信息。细节请参阅新工程档案建立。
开始一项新工作
RivCross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
启动RivCross软件后，屏幕显示如下：
单击New Job 键开始。此程序会提示你创建工作档案名称，注意这个新档案将要存入的文件夹，有必要的话选择另外一个文件夹。输入一个对这项工作有意义的名称然后单击“保存”。程序会自动在输入的名称后添加“job”为档案名。点击“保存”会进入RivCross软件窗口。你会看到主RivCross软件表格里有两个表格，第一个是New Job Wizard 表，另一个是Tool Data 表。
New Job Wizard
New Job Wizard 是一份简单目录，在一个新工作之前必须建立。逐个单击按钮可以下翻目录。完成每个设置项之后，关闭每个表格回到Wizard，然后进行Wizard目录里下面的项目。点击下面的链接获取更多的信息。需要设置的事项如下：
z单位—选择英尺或米
z入土点—钻杆开始方向与坐标
z基线方位角—地磁北极与前后距离轴线之间的夹角
z COM接口安装—选择哪个RS232接口用于定向工具，哪个用于硬件钥匙
z钻杆—钻杆长度表用于自动计算测量距离。此信息可从另一个档案调入。
z电线—使用平行追踪I或II时线圈顶点的坐标值。
z AC线圈—与AC线圈有关的坐标值与其它参数。只有使用AC线圈才使用。
下载一项现有工作
关闭该程序后下载一向现有的工作档案是可以做到的。或选择当前工作，或浏览存有你要打开的文件的文件夹。
工具数据输入表
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作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
填好“New Job Wizard”表后有必要填写“工具数据”表。此表分为几个不同的框：
Tool Position工具位置
已测量距离在这里输入。已测量距离通过选择一个钻杆号码来选择。钻杆表会在所选择的钻杆后提供总的已测量距离。如果不能从钻杆的末端测量，这个数据则输入进下面的额外距离框。已测量距离是指钻杆距离加上额外距离。当前基线方位角的设置也在这里显示。若改变基线方位角，进入档案→程序设置→基线方位角。
Magnetic Data地磁数据
DC地磁传感器读数在这里显示，鼠标置于BTotal可看到单个传感器值。若改变Filtering(筛选), 进入File程序设置菜单，单击Averaging标签。
Active Plot Series 正被调用的绘图系列
在河流穿越用软件测试第二版中，测量数据的图解是受到控制的并且被绘图系列用户化。用户可根据需要创建多个绘图系列，例如，一个绘图系列包含了所有主钻孔的测量数据，可以创建另一个绘图系列保存所有侧钻的数据，每个系列由不同颜色显示。正在被调用的绘图系列图面显示新的控向工具数据要存入的系列及其颜色。若改修改在被调用的绘图系列，先进入Edit，再进入Plot Series菜单。详细见绘图系列这一章。
工具数据输入表
RivCross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
Sensor Tool Orientation 传感工具定向
当前工具方位角、倾角及滚动角（传感器HS与工具面及传感器HS到X之间的夹角）数值在这里显示。鼠标置于GTotal框上可获得单个重力传感器读数，鼠标置于Angle High Side to Tool Face 上可看到AHsX（AHsX定义及传感器位置和定向信息见附录）。由工具报告的鉴于地磁北极的方位角在这也有显示。若有必要改正已知方位角的错误，在Azimuth Correction 框输入补偿，工具方位角及修正的方位角都会显示出来。修正的方位角将用于所有的计算和测量。如没有必要改正，此框显示是0。这里还显示工具倾角。请注意倾角斜线参数可在这设置：File→Program Settings→Baseline Azimuth 工具面偏移二级框（Tool Face Offset sub-frame）是控向工具定向(Steering Tool Orientation)框的下级框。这个参数用于设置从实际弯节或钻头工具面到探测头工具面（X传感器轴线）的角度。通常这一项在工作开始或每次钻头改变时设定。当前滚动角的这个参数既可以人工也可以自动设定。一般情况下，设置钻头工具面向上，然后点击此按钮把工具面偏移(Tool Face Offset) 存储到程序中。在记录本中记录这个值是很好的做法，需要时用于人工重新设定。
Other Tool Data其它工具数据
Temp：温度：工具温度以摄氏度显示
Volts：工具电压：指工具输入的电压。一般应在40—60伏，低电压通常意味着电线有问题。
Pipe：钻杆压力：指钻杆压力传感器（在压力短节上）的当前读数，这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Annulus：环型压力：指压力短节上环型压力的当前读数。这个功能只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Create New Survey Shot：创建新测量按钮：点击此按钮保存当前控向工具读数并创建新控向工具测量。控向工具测量加在当前测量上（当“Mark as Final”标志选择时）。在File 中的Averaging标签→Program Settings选定“Mark New Shots Final”框，默认的新测量带有这个标志。
平行追踪1输入表
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作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
进入平行追踪1输入表路径：Window s→Paratrack菜单。进行一次平行追踪1测量前需要填写的一些事项：
Tool Position 工具位置
已测量距离在这里输入，已测量距离通过选一个钻杆号码来确定，钻杆表会在选择的钻杆后提供总的已测量距离。如果必须不从钻杆的末端测量，这个数据输入进下面的额外距离框。已测量距离是指钻杆距离加上额外距离。当前基线方位角的安装也在这里显示。改变基线方位角，先进入档案→程序安装→基线方位角。
Steering Tool Orientation 控向工具定向
当前工具方位角、倾角及滚动角（传感器HS与工具面及传感器HS到X之间的夹角）数值在这里显示。鼠标置于GTotal框上可获得单个重力传感器读数，鼠标置于Angle High Side to Tool Face 上可看到AHsX。由工具报告的关于地磁北极方位角在这也有显示。若有必要改正已知方位角的错误，在Azimuth Correction 框输入补偿，工具方位角及修正的方位角都会显示出来。修正的方位角将用于所有的计算和测量。如没有必要改正，此框显示是0。这里还显示工具倾角。请注意倾角斜线参数可在这设置：Fil e→Program Settings→Baseline Azimuthe
工具面偏移二级框（Tool Face Offset sub-frame）是控向工具定向(Steering Tool Orientation)框的下级框。这个参数用于设置从实际弯节或钻头工具面到探测头工具面（X传感器轴线）的角度。通常这一项在工作开始或每次钻头改变时设定。当前滚动角的这个参数既可以人工也可以自动设定。一般情况下，设置钻头工具面向上，然后点击此按钮把工具面偏移(Tool Face Offset) 存储到程序中。在记录本中记录
这个值是很好的做法，需要时用于人工重新设定。
地磁数据
﹢Amps框：在此框输入电线电流正极
－Amps框：在此框输入电线电流负极
Positive框：为正极测量显示DC磁传感器读数
Negative框：为负极测量显示DC磁传感器读数
Capture Zero Data 按钮：电线中无电流供应时点击此键捕捉DC地磁读数
Capture Positive Data按钮：电线中无正电流供应时点击此键捕捉地磁读数
Capture Negative Data按钮：电线中无负电流供应时点击此键捕捉地磁读数
请注意，在你点击这三个按钮中任何一个时，其颜色会变成白色来提示你已保存此数据。一旦这三个按钮都被点击，“Create New Paratrack 1 Shot”按钮则被激活。进行新测量之前，用户可以总是点击这三个键中的一个来保存数据。
Other Tool Data其它工具数据
Temp：温度：工具温度以摄氏度显示
Volts：工具电压：指输入工具的电压。一般应在40—60伏，低电压通常意味着电线有问题。
Pipe：钻杆压力：指钻杆压力传感器（在压力短节上）的当前读数，这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Annulus：环型压力：指压力短节上环型压力的当前读数。这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Use Bz选项
Use Bz被选择时三个地磁传感器读数用于计算一个位置，此框不被选择时只有x和y传感器用于计算。在一段较直的电线下面或旁边钻进时，此框不应被选择，原因是此时没有显注的Bz信号。使用Bz 时请参阅何时使用Z传感器获取更多信息。
Cals Az选项
只有在Use Bz被选择时才能使用本项。选择此项会引起软件进行控向方位角计算，此方位角来自控向线磁场。在一定情况下，此框可以用作诊断工具。参阅何时使用Z传感器获取更多有关何时使用计算方位角选择框的信息。
Active Readings正在被调用的读数框：显示当前工具磁场读数（Bxyz，Dip，Btotal）
Active Plot Series正在被调用的绘图系列：此框显示当前正在被调用的绘图系列。新控向工具测量会具备这个绘图系列。进入Edi t→Plot Series可修改正在被调用的绘图系列。
Reset Bx 绘图上的重新设置键：可用来清除Bx和By图表并从左边开始再次绘制。利用它来删去由工具移动引起的大的DC值。
Create New Paratrack I Shot创建新平行追踪1绘图按钮：此按钮记录平行追踪数据并在数据库中生成新的测量目录。三个捕捉按钮全部点击后此按钮失去作用。
进行一次平行追踪1测量
1．停止钻进。观察Bx和By图表直到数据趋于稳定。
2．在“Tool is at end of rod”组合框选择一根钻管来选择当前已测量距离。如果钻杆表需要添
加最后钻进的钻杆，进入Edit→Rods菜单，然后添加钻杆长度。
3．若工具不是处于一个恰好的位置，在“Additional distance beyond rod position”框输入额外已测量距离。这个值可以是正值也可以是负值，添加在钻杆表已测量距离处。
4．如果需要输入一个方位角改正值，直接在“Corrected Azimuth”框输入方位角。
5．电线中电流为零时，点击“Capture Zero Data”按钮记录工具读数。这个数据用于测量。6．在“﹢Amps”框输入正极电线电流并使用正极电线电流。
7．等待Bx和By图表趋于稳定。
8．点击“Capture Positive Data”按钮
9．在“﹣Amps”框输入负极电线电流并使用负极电线电流。
10．等待Bx和By图表趋于稳定。
11．点击“Capture Negative Data”按钮
12．如果采得数据正确，点击“Create New Paratrack I Shot”按钮，如果一些数据需要重新获取，先获取新数据。
13．测量数据会出现在测量汇总表中，按以下步骤可以进入：View→Shot data Summary Table 14．重复步骤5至12可进行额外测量
15．如果测量不汇集，或欲获取怎样改变一个给定的已测量距离的“最终测量”的信息，请参见附录。
平行追踪2输入表
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作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
进入平行追踪2输入表路径：Window s→Paratrack2菜单。进行一次平行追踪2测量前需要填写的一些事项：
Tool Position 工具位置
已测量距离在这里输入，已测量距离通过选一个钻杆号码来确定，钻杆表会在选择的钻杆后提供总的已测量距离。如果必须不从钻杆的末端测量，这个数据输入进下面的额外距离框。已测量距离是指钻杆距离加上额外距离。当前基线方位角的安装也在这里显示。改变基线方位角，先进入档案→程序安装→基线方位角。
Steering Tool Orientation 控向工具定向
当前工具方位角、倾角及滚动角（传感器HS与工具面及传感器HS到X之间的夹角）数值在这里显示。鼠标置于GTotal框上可获得单个重力传感器读数，鼠标置于Angle High Side to Tool Face 上可看到AHsX。由工具报告的关于地磁北极方位角在这也有显示。若有必要改正已知方位角的错误，在Azimuth Correction 框输入补偿，工具方位角及修正的方位角都会显示出来。修正的方位角将用于所有的计算和测量。如没有必要改正，此框显示是0。这里还显示工具倾角。请注意倾角斜线参数可在这设置：Fil e→Program Settings→Baseline Azimuthe
工具面偏移二级框（Tool Face Offset sub-frame）是控向工具定向(Steering Tool Orientation)框的下级框。这个参数用于设置从实际弯节或钻头工具面到探测头工具面（X传感器轴线）的角度。通常这一项
在工作开始或每次钻头改变时设定。当前滚动角的这个参数既可以人工设定也可以自动设定。一般情况下，设置钻头工具面向上，然后点击此按钮把工具面偏移(Tool Face Offset) 存储到程序中。在记录本中记录这个值是很好的做法，需要时用于人工重新设定。
Magnetic Data 磁数据
BTotal：DC磁场的总读数，以十亿分之一特斯拉为单位
HTotal：AC磁场的总读数，以微安/米为单位
Dip：已测量的磁倾角（与磁场方向水平）
Wire Current电线电流：在此框输入AC电线电流（安培峰对峰），这个值从控向电线供电电源液晶显示屏读出。
Toggle Gain切换增益：按此按钮在High Gain Mode高增益模式(默认)和Low Gain Mode 低增益模式之间进行切换。Low gain (低增益)只用于极端情况，如控向工具非常接近控向电线时和AC传感器由于很强的AC磁场饱和时。平行追踪2一般不使用此按钮，只是为了紧急情况提供的。如果AC传感器饱和，首先应减少电线里的电流，使传感器不再饱和。
Other Tool Data 其它工具数据
Temp：温度：工具温度以摄氏度显示
Volts：工具电压：指输入工具的电压。一般应在40—60伏，低电压通常意味着线圈有问题。
Pipe：钻杆压力：指钻杆压力传感器（在压力短节上）的当前读数，这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Annulus：环型压力：指压力短节上环型压力的当前读数。这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Use Hz：Hz 选择项
选择此选项使用Hz传感器以及Hxh和Hy传感器进行距离计算。此框未被选择时只有Hxh和Hy
传感器被使用。选择此框激活Calc Az（计算方位角）框。当与电线平行钻进时Use Hz框不能被选择。更多信息参阅何时使用Z 传感器。
Calc Az :计算方位角选择项
此选项只有在Use Hz 项被选择时才可使用。它允许根据AC信号进行独立的工具方位角计算。这是除了利用地磁场之外的另一种确定方位角的方法。详细请参阅利用Z传感器读数计算方位角。
Active Plot Series：正在被调用的绘图系列：此框显示当前正在被调用的绘图系列。新控向工具测量数据会被存入这个绘图系列。进入Edi t→Plot Series可修改正在被调用的绘图系列。
Reset：Hx绘图上重新设定按钮
可用来清除图表并从左边开始再次绘制。利用它来删去由工具移动引起的较大的AC值。
Create New Paratrack II Shot：创建新的平行追踪II测量按钮
点击此按钮进行一次平行追踪II测量。AC数据应稳定，正确的已测量距离、工具方位角、电线电流等应首先输入。
进行平行追踪II测量的步骤：
１． 在“Tool is at end of rod”组合框选择正确的钻杆结尾来选择已测量距离。如需要，先进入Edit→Rods菜单对钻杆表进行编辑。
２． 在“Additional distance beyond rod end”框把任何额外距离加在钻杆距离上。这个值可正可负，并被加入到已选定的钻杆的距离上面来得到最终已测量距离。
３． 在“Azimuth Correction”框输入任何必要的改正方位角，或者在“Azimuth Correction”框插入一个工具方位角。
４． 在“Wire Current”框输入AC电线电流。
５． 点击“Create New Paratrack 2Shot”
６． 测量结果在Shot Data Summary表中显示
７． 如果测量不汇集，或者想获取有关怎样改变一个给定的已测量距离的“最终测量”的信息，请参见附录。
AC线圈输入表
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作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
进入AC线圈输入表路径：Window s→AC Solenoid 菜单。进行一次AC线圈测量前需要填写的一些事项：
Tool Position工具位置
已测量距离在这里输入，已测量距离通过选一个钻杆号码来确定，钻杆表会在选择的钻杆后提供总的已测量距离。如果不能钻杆的末端测量，这个数据输入进下面的额外距离框。已测量距离是指钻杆距离加上额外距离。当前基线方位角的安装也在这里显示。改变基线方位角，先进入档案→程序安装→基线方位角。
Steering Tool Orientation 控向工具定位
当前工具方位角、倾角及滚动角（传感器HS与工具面及传感器HS到AHsX之间的夹角）数值在这里显示。鼠标置于GTotal框上可获得单个重力传感器读数，鼠标置于Angle High Side to Tool Face 上可看到AHsX传感器角度。由工具报告的关于地磁北极方位角在这里也有显示。若有必要改正已知方位角的错误，在Azimuth Correction 框输入补偿，工具方位角及修正的方位角都会显示出来。修正的方位角将用于所有的计算和测量。如没有必要改正，此框显示是0。这里还显示工具倾角。请注意倾角斜线参数可在这设置：Fil e→Program Settings→Baseline Azimuthe
工具面偏移二级框（Tool Face Offset sub-frame）是控向工具定向(Steering Tool Orientation)框的下级框。这个参数用于设置从实际弯节或钻头工具面到探测头工具面（X传感器轴线）的角度。通常这一项在工作开始或每次钻头改变时设定。当前滚动角的这个参数既可以人工也可以自动设定。一般情况下，设置钻头工具面向上，然后点击此按钮把工具面偏移(Tool Face Offset) 存储到程序中。在记录本中记录这个值是很好的做法，需要时用于人工重新设定。
Magnetic Data磁数据
BTotal：DC磁场总读数，以十亿分之一特斯拉为单位
HTotal：AC磁场总读数，以微安/米为单位
Dip：已测量的磁偏角角（与磁场方向水平）
Other Tool Data其它工具数据
Temp：温度：工具温度，以摄氏度显示
Volts：工具电压：指输入工具的电压。一般应在40—60伏，低电压通常意味着电线有问题。
Pipe：钻杆压力：指钻杆压力传感器（在压力短节上）的当前读数，这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Annulus：环型压力：指压力短节上环型压力的当前读数。这个特征只有在使用Vector磁压力模块和压力定向短节时才具备。
Play Solenoid Start Tone：运行线圈开始旋律按钮
这个按钮通过无线电播放旋律来启动AC线圈。详细请参阅控制AC线圈。
Active Plot Series 正在被调用的绘图系列
此框显示当前绘图系列。新控向工具测量会存入这个绘图系列。进入Edi t→Plot Series可改变正在被调用的绘图系列。
# of Samples 样本号码组合框
进行一个距离计算之前先选择AC样本号码进行采集，这
决定了信号平均度数，通常为504。多数情况下数据采集
时间与位置准确性之间的合理折衷是504。
Reset 数据绘图重新设定按钮
用此按钮可以清除AC数据绘图，使用它可以删除由于工具移动引起的大的AC值。Clear按钮作用相同。
Start 开始按钮
按此按钮可以开始数据获取过程，软件会开始积累已选择的样本数。所有样本积累完毕后，一个信号质量绘图就会出现，点击OK接受数据，进行位置计算。
进行一次AC线圈测量
1．通过在“Tool is at end of rod”组合框选择正确的钻杆末尾来选择已测量距离。如果需要， 先进入Edi t→Rods菜单编辑钻杆表。
2．在“Additional distance beyond rod end”框把任何额外距离加在钻杆距离上。这个值可正可
负，并被加入到已选定的钻杆的距离上面来得到最终已测量距离。
3．在“Azimuth Correction”框输入任何必要的改正方位角，或者在“Azimuth Correction”框插入一个工具方位角。
4．在“# of samples”框设定数据平均。
5．数据绘图稳定时，点击Start 开始获取数据。
6．在出现的AC Signal Analysis 窗口点击OK。
7．进入Vie w→Shot Data Summary Table菜单，会看到测量结果。
8．再次点击Start进行额外测量。
9．如果测量不汇集，或者想获取有关怎样改变一个给定的已测量距离的“最终测量”的信息，参见附录。
AC信号分析表
RivCross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
AC信号分析表进入路径：Window s→Signal Analysis菜单。这个窗口用来分析来自工具的AC数据。平行追踪2或AC线圈信号即使受到干扰时都可使用。窗口左下方有三种模式选项，可用对AC数据闭塞进行绘图，
Frequency-Linear频率—线性选项
采用线性振幅比例绘制数据的傅里叶变换图，横轴为频率，纵轴为相应振幅。平行追踪2使用3.00Hz AC信号，AC线圈使用的是2.00Hz和2.2857Hz。通过观察频率绘图你可以知道是否有接近这些频率的干扰。
Frequency-Decibels频率分贝选项
除了纵轴是采用对数比例绘制外，这里和频率—线性选项相同。每20分贝相当于10个信号振幅。
Raw Data原始数据选项
此绘图显示以时间绘制的数据块。时间是横轴，（线性）振幅是纵轴。利用此绘图来寻找自然环境中间歇性的干扰。
注意每次一个新的AC线圈测量后出现的窗口。它允许用户在进行AC线圈计算前检测数据。当前，新的平行追踪2测量不会自动显示此表，然而运行平行追踪2时可通过进入Windows→Signal Analysis 菜单来进入这个表格。选择Mode，点击Capture Data 按钮来进行一次信号分析。
测量数据汇总表
RivCross软件操作手册
作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
测量点数据汇总表总结了一次工作中的所有测量数据。进入路径：Vie w→Shot Data Summary Table 菜单。表中存有以下信息：
z MD：已测量距离
z Joint：钻杆根数。也显示任何钻杆额外距离
z Shot#：每次测量都会加上一个不同号码
z Type：测量的种类。P2=平行追踪2，P1=平行追踪1，AC=AC线圈，ST=控向工具，Avg= 其它测量平均
z Final Shot：Yes/No。测量数据标明Yes建立测量。双击Yes或No切换。设为Final的给定已测量距离只能有一个。
z Incl：以度为单位的工具倾角
z Tool Az：由工具报告的方位角
z Correction：用户输入的方位角的更正值（如果有的话），这会被加到工具方位角生成最终方位角
z Final Az：工具方位角及其更正的总合。注意，右击此框并且输入一个新的值可以编辑修正的和最终方位角。通过先选定并在测量行间拖动然后右击可以改变多项测量
z Meas Away：每个测量点的经过计算的前后距离坐标值。注意，平行追踪1和平行追踪2测量不会计算一个独立的前后距离。相反，它们从回转后的测量那里获得前后距离，使高程和向右距离与模型磁场匹配。
z Meas Elev：经过计算的高程坐标值
z Meas Right：经过计算的向右距坐标值
z Calc Az：这只是根据平行追踪1与平行追踪2和AC线圈数据，经过计算得到工具方位角。
对于平行追踪1和2，只有在“Use Bz”或“Use Hz”选择框和“Calc Az”选择框都选定时，这个值才被计算。
z Borehole：它显示测量值会存入的那个绘图系列，用户可以通过右击文本和选择另外一个绘图系列来改变一个或几个测量点的绘图系列。若想一次改变多个测量，用左键点击并拖动选定的测量数据，然后右击选择新的绘图系列。注意，多于一个绘图系列，必须在改变Borehole之前先进行定义：Edi t→Plot Series。
z Date/Time：测量的日期和时间，用户不能改动。
Extract ST
这个按钮提供了创建控向工具测量的一种方法，它包含有来自其它另一测量点的倾角和方位角读数。例如，如果一次平行追踪2测量不能汇集，而且表明不良，你可以仍然使用你的测量数据里前面的信息。点击Display Option 和Display Bad Shots，选择你要摘出的不良测量数据，点击Extract ST 。一个新的 ST Shot 就被加入进表中，可用作最终测量。
Display Options
这个窗口里提供了使显示内容用户化的控制键。栏目可以被开启或关闭，不良测量可以显示。
Create Average
在同一Measured Depth 中选择一个组测量值，并单击此键。一个新的A VG(平均)测量就被创建了，此测量包含已选择测量的平均值，并被加入到表中。所有的值，包括方位角、倾角和已选定测量的坐标值一起被平均，结果存储在可以用作最终测量的新测量中。
测量汇总表
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作者: Herb Susmann, Ben Smith, Jed Sheckler
测量汇总表进入路径：Vie w→Survey Data Summary Table。所有“最终”的测量数据会出现在这个表中，显示的测量值是当前被激活的，在Edit→Surveys 菜单里。窗口标题栏显示了激活测量的名称。以下信息包括在测量汇总里：
z MD：已测量距离
z Joint：钻杆根数。也显示任何钻杆额外距离
z Incl: 倾角
z Az: 这次测量的最终方位角（已测量的方位角加上任何修正）
z Away, Elev, Right:根据测量距离和角度计算建立的坐标（已测量距离，倾角，方位角）
z Dls: Dog Leg Severity. 总的角度变化，以度 / 标准距离为单位，以度/100英尺或度/30米为单位进行测量。Dog Leg Severity 是钻孔中标准距离单位以上总弯曲的度数，包括倾角和方
位角。
z Baseline Az. Box: 显示当前的基线方位角。改变基线方位角后点击“Refresh”更新表格
z Refresh button: 此按钮用于更新来自主数据库的测量数据表。因为程序会自动在需要时更新此表，所以这个按钮一般用不到。
z Method:用来选择计算测量数据的方法。下面框里的颜色是用于绘制测量的颜色。更新按钮用于选择一种计算方法后的再次计算。
测量数据
测量数据是一系列的数据，包括已测量距离、倾角和方位角读数，用于估测当前控向工具的位置。在这个河流穿越软件中，总是至少有一个测量是定义了的。可以定义一个以上测量，但是只有一个是“正在被调用的测量”，用于进行新的平行追踪或AC线圈测量。多个测量用于侧线追踪。
整个工程测量是建立在控向工具，平行追踪或AC线圈测量数据（只有已测量距离，倾角和方位角是来自工程测量中的测量数据）任何组合基础上的。这些标为最终测量的数据包含在整个工程测量中。对于给定的当前正在被调用的测量，在一个特定的已测量距离上只有一个最终测量。参见测量数据汇总表一章了解如何选择“最终测量”。
半导体物理基本概念: 离子晶体, 共价晶体, 晶胞, 肖脱基缺陷，费仑克尔缺陷，施(受)主杂质, 施(受)主电离能, 直(简)接复合, 复合率, 量子态密度, 状态密度, 有效状态密度, 绝缘体(半导体\导体)能带特点, 深(浅)杂质能级, 费米能级, 平衡态, 非平衡态, 载流子漂移运动，空穴，陷阱, 陷阱中心, 扩散系数, 扩散长度, 散射几率,电离杂质散射，迁移率, 复合中心，直接复合，间接复合, 简并半导体, 非简并半导体, 爱因斯坦关系 离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。 共价晶体：由共价键结合而成的晶体叫共价晶体。 (补充：晶体的分类（按原子结合力的性质分） 离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。 原子晶体：晶格格点上交替排列的是原子，依靠共价键结合而成。 分子晶体：占据晶格中格点位置的是分子，依靠范德瓦耳斯力结合而成。 金属晶体：晶格格点上排列着失去价电子的离子实，依靠金属键结合而成。) 晶胞：反映布拉菲点阵对称性的前提下，构成布拉菲点阵的平行六面体。除顶点上外，内部和表面也可以包含格点。 肖脱基缺陷:晶体结构中的一种因原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式的点缺陷 费仑克尔缺陷:指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，这样的空位-间隙对就称为弗仑克尔缺陷 施主杂质：杂质在硅、锗等半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。 施主电离能：多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。 受主杂质：杂质在硅，锗等半导体中能接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心。 受主电离能：使空穴挣脱受主杂质成为导电空穴所需要的能量。 直接复合：电子在导带和价带之间直接跃迁而产生复合 间接复合：电子和空穴通过禁带的能级进行复合 载流子复合率：单位时间单位体积内复合掉的电子-空穴对数。 量子态密度：k空间单位体积内具有的量子态数目。 状态密度：能量E附近单位能量间隔内的量子态数。 有效状态密度： 绝缘体能带特点：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，且禁带宽度较大。 半导体能带特点：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，但禁带宽度相对较小。 导体能带特点: 深杂质能级：若杂质提供的施主能级距离导带底较远；或提供的受主能能级距离价带顶较远，这种能级称为深能级，对应的杂质称为深能级杂质。 浅杂质能级：通常情况下，半导体中些施主能级距离导带底较近；或受主能能级距离价带顶较近。这种能级称为浅能级，对应的杂质称为浅能级杂质。
半导体制造基本概念 晶圆（Wafer） 晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的8?? 硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、??光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。 光学显影 光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻 下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。 干式蚀刻技术 在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。 电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。 晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。 基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行：
1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。 2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering）出来。 化学气相沉积技术 化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜(film)的技术，所沉积出的薄膜可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时，包含有被沉积材料之原子的气体，会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时，会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源(例如热能或无线电频率功率)。 CVD制程产生的薄膜厚度从低于0.5微米到数微米都有，不过最重要的是其厚度都必须足够均匀。较为常见的CVD薄膜包括有： ■二气化硅（通常直接称为氧化层） ■氮化硅 ■多晶硅 ■耐火金属与这类金属之其硅化物 可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层（plasmas nitride dielectrics）是目前CVD技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜：内层介电层（ILD）、内金属介电层（IMD）、以及保护层。此外、金层化学气相沉积（包括钨、铝、氮化钛、以及其它金属等）也是一种热门的CVD应用。 物理气相沉积技术 如其名称所示，物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）主要是一种物理制程而非化学制程。此技术一般使用氩等钝气，藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质（通常为铝、钛或其合金）如雪片般沉积在晶圆表面。制程反应室内部的高温与高真空环境，可使这些金属原子结成晶粒，再透过微影图案化（patterned）与蚀刻，来得到半导体组件所要的导电电路。 解离金属电浆（IMP）物理气相沉积技术
半导体物理学基本概念 有效质量-----载流子在晶体中的表观质量，它体现了周期场对电子运动的影响。其物理意义：1）有效质量的大小仍然是惯性大小的量度；2）有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递，因此可正可负。 空穴-----是一种准粒子，代表半导体近满带（价带）中的少量空态，相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子，描述了近满带中大量电子的运动行为。 回旋共振----半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动，此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场，当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时，发生强烈的共振吸收现象，称为回旋共振。施主-----在半导体中起施予电子作用的杂质。受主-----在半导体中起接受电子作用的杂质。 杂质电离能-----使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。 n-型半导体------以电子为主要载流子的半导体。 p-型半导体------以空穴为主要载流子的半导体。 浅能级杂质------杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶，即杂质电离能很低的杂质。浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。 深能级杂质-------杂质能级位于半导体禁带中远离导带底（施主）或价带顶（受主），即杂质电离能很大的杂质。深能级杂质对半导体导电性质影响较小，但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。 杂质补偿-----在半导体中同时存在施主和受主杂质时，存在杂质补偿现象，即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级，实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度，即两者之差。
第一章半导体基础知识 〖本章主要内容〗 本章重点讲述半导体器件的结构原理、外特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析。 首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点。其后介绍二极管、稳压管的伏安特性、电路模型和主要参数以及应用举例。然后介绍两种三极管（BJT和FET）的结构原理、伏安特性、主要参数以及工作区的判断分析方法。〖本章学时分配〗 本章分为4讲，每讲2学时。 第一讲常用半导体器件 一、主要内容 1、半导体及其导电性能 根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9 cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。 2、本征半导体的结构及其导电性能 本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。 3、半导体的本征激发与复合现象 当导体处于热力学温度0 K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。 游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。 在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。 4、半导体的导电机理 自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子（即载流子），这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子（共价键中的束缚电子）依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电，而电子的运动与空穴的运动方向相反，因此认为空穴带正电。
半导体物理学基本概念 1.离子晶体:由正负离子或正负离子集团按一定比例组成的晶体称作离子晶体。离子晶体中, 正负离子或离子集团在空间排列上具有交替相间的结构特征。离子间的相互作用以库仑静电作用为主导。 2.共价晶体:主要由共价键结合而成的晶体。共价晶体中共价键的方向性与饱与性规定了共 价晶体中原子间结合的方向性与配位数。由于共价键非常稳定,所以一般来说,共价晶体的结构很稳定,具有很高的硬度与熔点。由于所有的价电子都参与成键,不能自由移动,因而共价晶体通常不导电。 3.晶胞:晶格中最小的空间单位。一般为晶格中对称性最高、体积最小的某种平行六面体。 4.弗仑克耳缺陷(肖特基缺陷):在一定温度下,晶格原子不仅在平衡位置附近做振动运动,而 且一部分原子会获得足够的能量,克服周围原子对它的束缚,挤入晶格原子间的间隙,形成间隙原子,原来的位置便成为空位。这时间隙原子与空位就是成对出现的,称为弗仑克耳缺陷。若只在晶体内形成空位而无间隙原子时,称为肖特基缺陷。 5.施主(受主)杂质及施主(受主)电离能:V族杂质在硅、锗中电离时,能够释放电子而产生导 电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。使多余的价电子挣脱束缚成为导 电电子所需的能量称为杂质电离能,用△表示。 Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负电中心,称它们为受主杂质或p型杂质。使空穴挣脱受主杂质束缚成为导电空穴所需的能量称为受主杂质电离能, 用Δ、 6.直接(间接)复合:电子在导带与价带之间的直接跃迁,引起电子与空穴的直接复合。电子与 空穴通过禁带的能级(复合中心)进行复合。根据复合过程发生的位置,又可以把它区分为体内复合与表面复合。 7.复合率:n与p分别表示电子浓度与空穴浓度。单位体积内,每一个电子在单位时间内都有 一定概率与空穴复合,这个概率显然与空穴浓度成正比,可以用rp表示,那么复合率R就有如下的形式:R=rnp ,比例系数r 称为电子--空穴复合概率。 8.量子态密度:单位k空间中的量子态数,称为k空间的量子态密度。 9.状态密度:在能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数,g(E)=、 10.有效状态密度:把导带中所有量子态都集中在导带底(把价带中所有量子态都集中在价 带顶)、 11.绝缘体(导体、半导体)能带特点:绝缘体的禁带宽度很大,激发电子需要很大能量,在通常 温度下,能激发到导带去的电子很少,所以导电性很差。 半导体禁带宽度比较小,数量级在1eV左右,在通常温度下已有不少电子被激发到导带中去,所以具有一定的导电能力。半导体在热力学温度为零时,满带(价带)被价电子占满,在外电场作用下并不导电。当温度升高或有光照时,导带的电子与价带的空穴均参与导电。 导体原子中的价电子占据的能带就是部分占满的,在外电场作用下,电子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成了电流,起导电作用。 12.深(浅)杂质能级:非Ⅲ、Ⅴ族杂质在硅、锗的禁带中产生施主能级距离导带底较远,它们产 生的受主能级距离价带顶也较远,通常称这种能级位深能级。相应的杂质称为神能级杂
半导体物理学基本概念 1.离子晶体：由正负离子或正负离子集团按一定比例组成的晶体称作离子晶体。离子晶体 中，正负离子或离子集团在空间排列上具有交替相间的结构特征。离子间的相互作用以库仑静电作用为主导。 2.共价晶体：主要由共价键结合而成的晶体。共价晶体中共价键的方向性和饱和性规定了 共价晶体中原子间结合的方向性和配位数。由于共价键非常稳定，所以一般来说，共价晶体的结构很稳定，具有很高的硬度和熔点。由于所有的价电子都参与成键，不能自由移动，因而共价晶体通常不导电。 3.晶胞：晶格中最小的空间单位。一般为晶格中对称性最高、体积最小的某种平行六面体。弗仑克耳缺陷（肖特基缺陷）：在一定温度下，晶格原子不仅在平衡位置附近做振动运动，而且一部分原子会获得足够的能量，克服周围原子对它的束缚，挤入晶格原子间的间隙，形成间隙原子，原来的位置便成为空位。这时间隙原子和空位是成对出现的，称为弗仑克耳缺陷。若只在晶体内形成空位而无间隙原子时，称为肖特基缺陷。 施主（受主）杂质及施主（受主）电离能：V族杂质在硅、锗中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心，称它们为施主杂质或n型杂质。使多余的价电子挣脱束缚成为 导电电子所需的能量称为杂质电离能，用△表示。 Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心，称它们为受主杂质或 p型杂质。使空穴挣脱受主杂质束缚成为导电空穴所需的能量称为受主杂质电离能，用Δ. 直接（间接）复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合。电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合。根据复合过程发生的位置，又可以把它区分为体内复合和表面复合。 复合率：n和p分别表示电子浓度和空穴浓度。单位体积内，每一个电子在单位时间内都有一定概率和空穴复合，这个概率显然和空穴浓度成正比，可以用rp表示，那么复合率R就有如下的形式：R=rnp ，比例系数r 称为电子--空穴复合概率。 量子态密度：单位k空间中的量子态数，称为k空间的量子态密度。 状态密度：在能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数，g(E)=. 有效状态密度：把导带中所有量子态都集中在导带底（把价带中所有量子态都集中在价带顶）. 绝缘体（导体、半导体）能带特点：绝缘体的禁带宽度很大，激发电子需要很大能量，在通常温度下，能激发到导带去的电子很少，所以导电性很差。 半导体禁带宽度比较小，数量级在1eV左右，在通常温度下已有不少电子被激发到导带中去，所以具有一定的导电能力。半导体在热力学温度为零时，满带（价带）被价电子占满，在外电场作用下并不导电。当温度升高或有光照时，导带的电子和价带的空穴均参与导电。
1、三种重要的微波器件：转移型电子晶体管、碰撞电离雪崩渡越时间二极管、MESFET。 2、晶锭获得均匀的掺杂分布：较高拉晶速率和较低旋转速率、不断向熔融液中加高纯 度多晶硅，维持熔融液初始掺杂浓度不变。 3、砷化镓单晶：p型半导体掺杂材料镉和锌，n型是硒、硅和锑 硅：p型掺杂材料是硼，n型是磷。 4、切割决定晶片参数：晶面结晶方向、晶片厚度（晶片直径决定）、晶面倾斜度（从 晶片一端到另一端厚度差异）、晶片弯曲度（晶片中心到晶片边缘的弯曲程度）。5、晶体缺陷：点缺陷（替位杂质、填隙杂质、空位、Frenkel，研究杂质扩散和氧化 工艺）、线缺陷或位错（刃型位错和螺位错，金属易在线缺陷处析出）、面缺陷（孪晶、晶粒间界和堆垛层错，晶格大面积不连续，出现在晶体生长时）、体缺陷（杂质和掺杂原子淀积形成，由于晶体固有杂质溶解度造成）。 6、最大面为主磨面，与<110>晶向垂直，其次为次磨面，指示晶向和导电类型。 7、半导体氧化方法：热氧化法、电化学阳极氧化法、等离子化学汽相淀积法。 8、晶体区别于非晶体结构：晶体结构是周期性结构，在许多分子间延展，非晶体结构 完全不是周期性结构。 9、平衡浓度与在氧化物表面附近的氧化剂分压值成正比。在1000℃和1个大气压下， 干氧的浓度C0是5.2x10^16分子数/cm^3，湿氧的C0是3x10^19分子数/cm^3。
10、当表面反应时限制生长速率的主要因素时，氧化层厚度随时间呈线性变化 X=B(t+)/A线性区（干氧氧化与湿氧氧化激活能为2eV,）；氧化层变厚时，氧化剂必须通过氧化层扩散，在二氧化硅界面与硅发生反应，并受扩散过程影响，氧化层厚度与氧化时间的平方根成正比，生长速率为抛物线X^2=B(t+)抛物线区（干氧氧化激活能是1.24Ev,湿氧氧化是0.71eV）。 11、线性速率常数与晶体取向有关，因为速率常数与氧原子进入硅中的结合速率和 硅原子表面化学键有关；抛物线速率常数与晶体取向无关，因为它量度的是氧化剂穿过一层无序的非晶二氧化硅的过程。 12、较薄的氧化层MOSFET栅氧化层用干氧氧化，较厚的用湿氧氧化，如MOS集成 电路中的场氧化层和双极型器件，以获得适当隔离和保护，20nm为界限。 13、给定氧化条件下，在<111>晶面衬底上生成的氧化层厚度大于<100>晶面衬底， 因为<111>方向线性速率常数更大。值得注意的是温度和时间相同时，湿氧氧化厚度是干氧的5~10倍。 14、氧化掩膜厚度一般用实验测量方法获得，主要取决于特定温度和时间下，不能 使低掺杂硅衬底发生反型，典型厚度为0.5um~1.0um。 15、二氧化硅中各掺杂杂质扩散常数依赖氧的密度、性能和结构。 16、MOS器件受氧化层中的电荷和位于二氧化硅-硅界面处势阱影响。 17、势阱和电荷的基本类别：界面势阱电荷Qit（由于二氧化硅-硅界面特性产生， 取决于这个界面的化学组分，势阱位于二氧化硅-硅界面处，能态在硅禁带中，界
半导体制造技术基本概念 晶圆（Wafer） 晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的8吋硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、拋光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。 光学显影 光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。 干式蚀刻技术 在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。 基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行： 1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。 2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering）出来。 化学气相沉积技术 化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜(film)的技术，所沉积出的薄膜可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时，包含有被沉积材料之原子的气体，会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时，会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源(例如热能或无线电频率功率)。 CVD制程产生的薄膜厚度从低于0.5微米到数微米都有，不过最重要的是其厚度都必须足够均匀。较为常见的CVD薄膜包括有： ■二气化硅（通常直接称为氧化层） ■氮化硅 ■多晶硅 ■耐火金属与这类金属之其硅化物 可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层（plasmas nitride dielectrics）是目前CVD技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜：
晶圆（Wafer） 晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的8吋硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、拋光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。 光学显影 光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。 干式蚀刻技术 在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。 电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。 基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行： 1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材 质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。 2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一 个个的打击或溅击（sputtering）出来。 化学气相沉积技术 化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜(film)的技术，所沉积出的薄膜 可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时，包含有被沉积材料之原子的气体，会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时，会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源(例如热能或无线电频率功率)。 CVD制程产生的薄膜厚度从低于0.5微米到数微米都有，不过最重要的是其厚度都必须足 够均匀。较为常见的CVD薄膜包括有： ■ 二气化硅（通常直接称为氧化层） ■ 氮化硅 ■ 多晶硅 ■ 耐火金属与这类金属之其硅化物 可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层（plasmas nitride dielectric s）是目前CVD技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜：内层介电层（ILD）、内金属介电层（IMD）、以及保护层。此外、金层化学气相沉积
半导体基础知识
半导体基础知识（详细篇） 2.1.1 概念 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs 等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。 2.1.2 本征半导体
1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图： 外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。 外层电子受原子核的 束缚力最小，成为价电 子。物质的性质是由价电 子决定的。 2.本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原
子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示： 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 3.共价键 共价键上的两个电子是由相 邻原子各用一个电子组成的，这 两个电子被成为束缚电子。束缚 电子同时受两个原子的约束，如 果没有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度 T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电
半导体制造基本概念 晶圆（Wafer ） 晶圆（Wafer ）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85 公分长，重76.6 公斤的8?? 硅晶棒，约需2 天半时间长成。经研磨、?? 光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。 光学显影 光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。 干式蚀刻技术 在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。 电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。 晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。 基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行：
1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。 2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering ）出来。 化学气相沉积技术 化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜（film）的技术，所沉积出的薄膜可能是介电材料（绝缘体）（dielectrics）、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时，包含有被沉积材料之原子的气体，会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时，会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源（例如热能或无线电频率功率）。 CVD 制程产生的薄膜厚度从低于0.5 微米到数微米都有，不过最重要的是其厚度都必须足够均匀。较为常见的CVD 薄膜包括有： ■ 二气化硅（通常直接称为氧化层） ■ 氮化硅 ■ 多晶硅 ■ 耐火金属与这类金属之其硅化物可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层（plasmas nitride dielectrics ）是目前CVD 技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜：内层介电层（ILD ）、内金属介电层（IMD ）、以及保护层。此外、金层化学气相沉积（包括钨、铝、氮化钛、以及其它金属等）也是一种热门的CVD 应用。 物理气相沉积技术 如其名称所示，物理气相沉积（Physical Vapor Deposition ）主要是一种物理制程而非化学制程。此技术一般使用氩等钝气，藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质（通常为铝、钛或其合金）如雪片般沉积在晶圆表面。制程反应室内部的高温与高真空环境，可使这些金属原子结成晶粒，再透过微影图案化 （patterned ）与蚀刻，来得到半导体组件所要的导电电路。 解离金属电浆（IMP ）物理气相沉积技术解离金属电浆是最近发展出来的物理气相沉积技术，它是在目标区与晶圆之间，利用电浆，针对从目标区溅击出来的金属原子，在其到达晶圆之前，加以离子化。离子化这些金属原子的目的是，让这些原子带有电价，进而使其行进方向受到控制，让这些原子得以 垂直的方向往晶圆行进，就像电浆蚀刻及化学气相沉积制程。这样做可以让这些金属原子针对极窄、极深的结构进行沟填，以形成极均匀的表层，尤其是在最底层的部份。