微电子制造科学原理与工程技术总复习资料

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。

微电子工艺复习提纲1集成电路的制作可以分成三个阶段：①硅晶圆片的制作；②集成电路的制作；③集成电路的封装。

2集成电路发展史：生长法，合金法，扩散法4评价发展水平：最小线宽，硅晶圆片直径，DRAM容量5金刚石结构特点：共价四面体，内部存在着相当大的“空隙”6面心立方晶体结构是立方密堆积，(111)面是密排面。

7金刚石结构可有两套面心立方结构套购而成，面心立方晶格又称为立方密排晶格。

8双层密排面的特点：在晶面内原子结合力强，晶面与晶面之间距离较大，结合薄弱。

两个双层面间，间距很大，而且共价键稀少，平均两个原子才有一个共价键，致使双层密排面之间结合脆弱9金刚石晶格晶面的性质：由于{111}双层密排面本身结合牢固，而双层密排面之间相互结合脆弱，在外力作用下，晶体很容易沿着{111}晶面劈裂。

由{111}双层密排面结合牢固，化学腐蚀就比较困难和缓慢，所以腐蚀后容易暴露在表面上。

因{111}双层密排面之间距离很大，结合弱，晶格缺陷容易在这里形成和扩展。

{111}双层密排面结合牢固，表明这样的晶面能量低。

由于这个原因，在晶体生长中有一种使晶体表面为{111}晶面的趋势。

10肖特基缺陷：如果一个晶格正常位置上的原子跑到表面，在体内产生一个晶格空位，称肖特基缺陷。

11弗伦克尔缺陷：如果一个晶格原子进入间隙，并产生一个空位，间隙原子和空位是同时产生的，这种缺陷为弗伦克尔缺陷。

12堆垛层错：在密堆积的晶体结构中，由于堆积次序发生错乱13固溶体：当把一种元素B(溶质)引入到另一种元素A(溶剂)的晶体中时，在达到一定浓度之前，不会有新相产生，而仍保持原来晶体A的晶体结构，这样的晶体称为固溶体。

14固溶度：在一定温度和平衡态下，元素B能够溶解到晶体A内的最大浓度，称为这种杂质在晶体中的最大溶解度15固溶体分类：替位式固溶体，间隙式固溶体16某种元素能否作为扩散杂质的一个重要标准：看这种杂质的最大固溶度是否大于所要求的表面浓度，如果表面浓度大于杂质的最大固溶度，那么选用这种杂质就无法获得所希望的分布。

[最终版]微电子复习五哥祝你考试成功！微电子复习-晶体管的发明：1947年12月23日，Bell实验室发明，由肖克莱、巴丁和布拉顿发明。

1950年，肖克莱、帕克斯、迪尔发明NPN。

肖克莱、巴丁和布拉顿于1956年获得诺贝尔物理学奖。

-集成电路：1952年5月，英国皇家研究所的达默提出集成电路的设想。

1958年，德州仪器的基尔比制出第一块集成电路。

按结构形式分为：单片集成电路、混合集成电路。

-摩尔定律：书：集成电路的集成度每3年增长4倍，特征尺寸每3年缩小√2倍。

Wiki：（集成电路（IC）上可容纳的晶体管数目，约每隔24个月（1975年摩尔将24个月更改为18个月）便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。

这一定律揭示了信息技术进步的速度。

）瓶颈主要由封装技术来突破。

（3V、TSV技术等为重点）-单质半导体：有硅和锗，锗是一开始使用的。

-PN结的击穿分为：雪崩击穿和隧道击穿（齐纳击穿）。

雪崩击穿：增强的反向偏压使得大能量的电子空穴将满带电子激发到导带，而形成电隧道击穿：偏压足够高时，能带的弯曲使得一部分价带电子在能量上达到甚至超过导子-空穴对，“碰撞电离”新载流子又形成更多的电离载流子，雪崩倍增。

带的能力，而且禁带宽度随陡度增大而减小，隧穿电流从价带进入导带的几率大大增加。

-电子的微观运动：变。

-武哥祝你考试成功1.量子态：电子作稳恒运动，具有完全确定的能量。

同一量子态上只能有一个电子。

2.量子跃迁：在一定条件下，电子可以发生从一个量子态转移到另一个量子态的突能带论：-电子共有化：半导体由大量原子构成。

原子之间很近，一个原子的外层电子不仅受本原子作用，还受到相邻原子的作用；这样，他就与相邻原子的电子的量子态形成一定的交叠。

通过交替，电子可以从一个原子转移到相邻原子上。

当原子组成晶体后，电子不再固定在个别原子上运动，而是穿行于整个晶体的运动。

《微电子工艺原理和技术》复习题一、填空题1.半导体集成电路主要的衬底材料有单元晶体材料⎽Si⎽、⎽Ge⎽和化合物晶体材料⎽GaAs⎽、⎽InP⎽；硅COMS集成电路衬底单晶的晶向常选（100）；TTL集成电路衬底材料的晶向常选（111）；常用的硅集成电路介电薄膜是⎽SiO2⎽、⎽Si3N4；常用的IC互连线金属材料是⎽Al⎽⎽、⎽Cu⎽。

2.画出P型（100）、（111）和N型（100）、（111）单晶抛光硅片的外形判别示意图。

3.硅微电子器件常用硅片的三个晶向是：（100）⎽、（111）、（110）画出它们的晶向图。

4.⎽⎽热扩散⎽⎽和⎽离子注入⎽是半导体器件的最常用掺杂方法。

⎽P⎽、⎽⎽As⎽⎽⎽是Si常用的施主杂质；⎽⎽⎽B⎽⎽⎽⎽是Si常用的受主杂质；⎽Zn⎽⎽⎽是GaAs常用的P型掺杂剂；⎽⎽⎽Si⎽⎽⎽⎽是GaAs常用的N型掺杂剂。

5.摩尔定律的主要内容是：⎽晶体管特征尺寸每三年减小到约70%，30年内有效，也可表示为，集成电路的特征尺寸每三年缩小30%；集成度每三年翻二翻；集成电路工艺每三年升级一代；逻辑电路的速度每三年提高30%。

6. 集成电路用单晶硅的主要制备方法是⎽提拉法⎽和⎽区熔法⎽⎽⎽。

7.半导体材料的缺陷主要有点缺陷、位错、层错、孪晶。

8. 半导体晶体的晶胞具有⎽⎽立方⎽⎽⎽⎽⎽对称性， Si、Ge 、GaAs 晶体为⎽金刚石⎽⎽结构。

用⎽⎽密勒指数⎽⎽⎽h，k，l 表示晶胞晶面的方向。

9.电子和空穴是半导体的主要载流子，N型半导体中⎽电子⎽浓度高于⎽空穴⎽⎽⎽浓度，而P型半导体中⎽空穴⎽⎽浓度高于⎽电子浓度，⎽本证⎽半导体中的两种载流子浓度相等。

10. 半导体单晶材料中的电子能级由于价电子的共有化分裂成能带，价带是⎽0 K 条件下被 电子填充的能量最高的能带，导带是0 K 条件下未被电子填充的能量最低的能带 ，导 带底与价带顶之间称禁带。

施主能级靠近⎽导带底⎽⎽，受主能级靠近⎽价带顶⎽。

• 1.1微焊接工艺设计的必要性；1.表面贴装的元器件2.通过焊膏印刷在电路板焊盘上，经SMD贴装，通过I可流焊完成群焊。

3.焊点强度没有通孔插装形式高。

4.对焊点可靠性设计和可靠性评价重点应该是焊料的材料特性（尤其是疲劳特性）。

1.2微焊接工艺设计的顺序•工艺设计：焊点可靠性设；电路板焊盘设计；印刷网版开口设计；1.3工艺设计和设计应用实例？片式元件；QFP； TCP； BGA；微焊接工艺设计•对焊点可靠性设计和可靠性评价重点应该是焊料的材料特性（特别是疲劳特性）。

•对焊点可靠性产生影响的主要因素有：-对电路板焊盘所供给的焊料量的设定；-电路板焊盘与元件电极间的间隙；-电路板焊盘与对应元件的位置偏差。

•工艺设计的目的是将各种不良因素消灭在生产开始之前。

•焊点可靠性设计的目标是什么？•目标是确定必要的焊料量内容是焊点可靠性设计，电路板焊盘设计，印刷网版开口设计•微焊接工艺设计的内容是什么？•片式元件，QFP和BGA这几种元件在工艺设计上有何异同？第2章连接器和互连技术连接器连接连接器功能-一种在两个电子分系统之间提供可分新涉界而而对信号完整性或功率损耗不会产生不•可接_受戾澎响的机电系统。

采用机械手段（簧片偏转）来产生电气界面-1.接触件接口2.典型的接触件接口形态3.所有的表面在微尺度上接触接口都是粗糙的；4.右图为两个球形表而相接触；5.集中（接触）电阻。

6.接触镀层7.使用接触镀层的两个主要理由8.为了对接触簧片基底金属进行腐蚀防护；9.建立和保持接触界面尤其是金属接触界面，优化接触表面特性。

10.在插合以及使用期间的膜管理，可能是连接器性能中最关键的因素11.接触镀层的选择是控制膜效应的基本手段之一12.通过电镀施加接触镀层13.接触簧片14.机械零件15.提供产生和维持可分离的接触界面的接触力，并允许形成永久的连接界面。

16.电气零件17.将信号或功率从可分离的界面传输到永久的界面，然后传输到连接它的电路元件上18.连接器外壳•19.连接器外壳要具有明显的电气和机械功能，但是它也能提供环境上的保护。

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。

1.1 硅单晶的化学性质硅Si，密度为2.4 g/cm3，熔点1420℃，沸点2360℃。

硅分为单晶和多晶硅两种：单晶硅---〉集成电路等；多晶硅---〉太阳电池等。

硅单晶和酸在通常条件下不起反应，只与(HF+HNO3)混合酸反应。

在反应中。

硝酸起氧化剂作用。

而氢氟酸则起络合剂的作用。

因此，(HF+HNO3)混合酸可以硅的腐蚀液。

强碱能和单晶硅反应，生成硅酸盐并释放出氢气，如下式：Si+2KOH+H2O＝K2SiO3+2H2↑ (1-2)Si+2NH4OH→(NH4)2SiO3+2H2↑ (1-3)Si+Ca(OH)2+NaOH＝Na2SiO3+CaO+2H2↑ (1-5)在高温，气态氟化氢与硅进行反应：Si+4HF＝SiF4↑+2H2↑ (1-4)(1) 二氧化硅Si+O2＝SiO2+203 kJ (1-6)无色透明固体，熔点达1713℃。

石英(密度2.65g/cm3)：水晶。

地壳(Qiao)二分子一以上是由二氧化硅组成。

熔化的SiO2仅在2590℃时才沸腾。

SiO2不溶于水，除HF外不和其它酸反应，SiO2+4HF ＝SiF4↑+2H2OSiO2与强碱反应：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O (1-7)SiO2+NaCO3＝Na2SiO3+CO2↑ (1-8)(2)一氧化硅 (升华温度1700℃)高温：SiO2+Si＝2SiO (1-9)(3)碳化硅(超硬材料) （又称金刚砂）2000℃：510.448J+ SiO2+3C＝2CO+SiC (1-10)2500℃升华再结晶制成单晶碳化硅：金刚砂(不与酸反应，HF与HNO3混合酸除外)。

碳化硅：金刚砂与碱反应：SiC+4NaOH+3O2＝Na2SiO3+Na2CO3+2H2O(4) 氮化硅(超硬材料)↗将硅与氮加热至1300℃以上，能直接化合成氮化硅(Si3N4)，并释放出大量热(656.888 kJ/mol)。

3Si+2N2＝Si3N4↗CVD法制备氮化硅薄膜，应用于IC制备中抗辐射:700-900℃：3SiH4+4NH3＝Si3N4+12H2 (1-11) 硅烷（SiH4）↗高纯硅的制备：一般首先由硅石(SiO2)制得工业硅(粗硅)，再制成高纯的多晶硅，最后拉制成半导体材料硅单晶。

微电子复习笔记（孙晓军2010年12月22日）第一章复习1、微电子器件的特征尺寸发展方向：微米、亚微米(< 1μm)、深亚微米(<0.5μm )、超深亚微米(<0.18μm)到纳米，逐步进入微观(量子态)态。

2、微电子技术是利用微细加工技术，基于固体物理、器件物理和电子学理论和方法，在半导体材料上实现微小型固体电子器件和集成电路的一门技术。

其核心是半导体集成电路及其相关技术。

3、半导体集成电路是用半导体工艺技术将电子电路的元件(电阻、电容、电感等)和器件(晶体管、传感器等)在同一半导体材料上“不可分割地”制造完成，并互连在一起，形成完整的有独立功能的电路和系统。

4、5、摩尔定律：每隔3年，特征尺寸缩小30％，集成度(每个芯片上集成的晶体管和元件的数目)提高4倍。

其中专用集成电路(ASIC)和存储器每1～2年其集成度和性能均翻番。

6、平面工艺：该工艺是在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程，制作出晶体管和集成电路；器件和电路都是在芯片表面一层附近处，整个芯片基本上保持是平坦的（实际上存在许多台阶）；制作出的晶体管称为平面晶体管，称相应制作工艺为平面工艺。

7、1947年12月23日，W.Shockley、J.Bardeen和W.Brattam在美国Bell实验室，发明了点接触三极管，这是世界上第一只晶体三极管，它标志着电子技术从电子管时代进入到晶体管时代迈开了第一步。

美国TI(得州仪器)公司的J.S.Kilby于1958年宣布研制出了第一块IC(当时该电路仅为12个元件的混合集成电路)。

8、集成电路发展特点和技术经济规律(a) 集成度不断提高(b)小特征尺寸和大圆片技术不断适应发展需要(e)化合物和宽禁带半导体的新发展砷化镓器件仍然是当前主要的化合物半导体器件。

9、根据制造工艺和材料的不同，混合集成电路主要包括薄膜IC、厚膜IC、薄厚膜IC和多芯片组装(MCM)IC等。

微电子技术与器件制造基础知识单选题100道及答案解析1. 微电子技术的核心是（）A. 集成电路B. 晶体管C. 电子管D. 二极管答案：A解析：集成电路是微电子技术的核心。

2. 以下哪种材料常用于制造半导体器件（）A. 铜B. 硅C. 铝D. 铁答案：B解析：硅是最常用的半导体材料。

3. 微电子器件制造中，光刻工艺的主要作用是（）A. 沉积薄膜B. 图形转移C. 刻蚀D. 清洗答案：B解析：光刻工艺用于将设计好的图形转移到半导体材料上。

4. 集成电路制造中，扩散工艺的目的是（）A. 形成PN 结B. 去除杂质C. 增加导电性D. 提高硬度答案：A解析：扩散工艺用于在半导体中形成PN 结。

5. 以下哪种设备常用于半导体制造中的薄膜沉积（）A. 光刻机B. 刻蚀机C. 溅射仪D. 清洗机答案：C解析：溅射仪可用于薄膜沉积。

6. 微电子技术中，MOSFET 是指（）A. 金属-氧化物-半导体场效应晶体管B. 双极型晶体管C. 晶闸管D. 二极管答案：A解析：MOSFET 即金属-氧化物-半导体场效应晶体管。

7. 在半导体中，多数载流子是电子的称为（）A. P 型半导体B. N 型半导体C. 本征半导体D. 化合物半导体答案：B解析：N 型半导体中多数载流子是电子。

8. 微电子器件的封装技术主要作用不包括（）A. 保护芯片B. 提高性能C. 便于连接D. 增加重量答案：D解析：封装技术不会增加重量，而是起到保护、便于连接等作用。

9. 以下哪种工艺可以提高半导体材料的纯度（）A. 外延生长B. 离子注入C. 化学机械抛光D. 区熔提纯答案：D解析：区熔提纯可提高半导体材料的纯度。

10. 半导体制造中，氧化工艺形成的氧化层主要作用是（）A. 导电B. 绝缘C. 散热D. 增加硬度答案：B解析：氧化层主要起绝缘作用。

11. 集成电路中的布线通常使用（）A. 铝B. 铜C. 金D. 银答案：B解析：集成电路中的布线常用铜。