微电子制造原理与工艺哈工大课后答案

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

微电子工艺(3)--定域掺杂工艺田丽

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

第3章 扩散

扩散是微电子工艺中最基本的平面工艺， 在900-1200℃的高温，杂质(非杂质)气 氛中，杂质向衬底硅片的确定区域内扩散， 又称热扩散。目的是通过定域、定量扩散掺杂改变半导 体导电类型，电阻率，或形成PN结。2

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

内容

3.1 杂质扩散机构3.2 扩散系数与扩散方程 3.3 扩散杂质的分布 3.4 影响杂质分布的其他因素 3.5 设备与工艺 3.6 扩散工艺的发展3

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

3.1 杂质扩散机构

扩散是物质内质点运动的基本方式，当温度高于绝对 零度时，任何物系内的质点都在作热运动。 当物质内有梯度(化学位、浓度、应力梯度等)存在时， 由于热运动而触发(导致)的质点定向迁移即所谓的扩 散。因此，扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质 的定向迁移。

扩散是一种自然现象，是微观粒子热运动的形式，结 果使其浓度趋于均匀。

哈工大微电子工艺 掺杂工艺

扩散的微观机制(a) 间隙式扩散(interstitial) (b) 替位式扩散(substitutional)

间隙扩散杂质：O, Au,Fe,Cu,Ni, Zn

1-1.

生产过程—机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。

? 工艺过程—按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机械加工)、

相对位置(装配)和性质(热处理)使其成为成品的过程

机械加工工艺规程—规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 1-2.工序—一个(或一组)工人，在一个工作地点，对一个(或同时几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。

2．工步—在加工表面和加工工具(切削速度和进给量)都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。。

3．安装—工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。

4. 工位—一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位(在一个位置完成的部分工序) 。

5．行程(走刀)—对同—表面进行多次切削，刀具对工件每切削一次，称之为一次行程。 1-3.

? 生产类型—企业生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批(批量)生产和大

量生产

? (1)单件(小批)生产— 产品产量很少，品种很多，各工作地加工对象经常改变，很少

重复。

? (2)成批生产— 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，

工作地的加工对象周

1-1 思考题

1-1-1.典型PN结隔离工艺与分立器件NPN管制造工艺有什么不同（增加了哪些主要工序）？

增加工序的的目的是什么？ 答：分立器件NPN管制造工艺：外延→一氧→一次光刻→B掺杂→二氧→二次光刻

→P掺杂→三氧→三次光刻→金属化→四次光刻。

典型PN结隔离工艺：氧化→埋层光刻→埋层扩散→外延→二氧→隔离光刻→

隔离扩散、推进（氧化）→基区光刻→基区扩散、再分布（氧化）→发射区光刻→发射区扩散、氧化→引线孔光刻→淀积金属→反刻金属→淀积钝化层→光刻压焊点→合金化及后工序。

增加的主要工序：埋层的光刻及扩散、隔离墙的光刻及扩散。 目的：埋层：1、减小串联电阻；2、减小寄生PNP晶体管的影响。 隔离墙：将N型外延层隔离成若干个“岛”，并且岛与岛间形成两个背靠背的反偏二极管，从而实现PN结隔离。

1-1-2.NPN管的电极是如何引出的？集电极引出有什么特殊要求？

答：集成电路中的各个电极均从上表面引出。要求：形成欧姆接触电极：金属与

参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触（金半接触势垒二极管）。因此，外延层电极引出处应增加浓扩散。

1-1-3.典型PN结隔离工艺中隔离扩散为什么放在基区扩散之前而不放在基区扩散或发射区扩散之后？

《金属工艺学》学习指导

姜永军

内蒙古科技大学机械学院

2006.9

上册

★第一章 金属结构

1、 试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。

2、 室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，

为什么会发生伸长的现象？

3、 为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。

6、 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织

第二章 金属的工艺性能

★1、 什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有

何影响？

2、 如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。

（1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动与不采用震动。

第一章 习题

1.1 图示元件当时间t<2s时电流为2A，从a流向b；当t>2s时为3A，从b流向a。根据图示参考方向，写出电流的数学表达式。

1.2图示元件电压u=(5-9e-t/?)V，?>0。分别求出 t=0 和 t→? 时电压u 的代数值及其真实方向。

图 题1.1 图 题1.2

1.3 图示电路。设元件A消耗功率为10W，求；设元件B消耗功率为-10W,求；设元件C发出功率为-10W，求。

图 题1.3

1.4求图示电路电流

。若只求，能否一步求得？

1.5 图示电路，已知部分电流值和部分电压值。 (1) 试求其余未知电流

1.6 图示电路，已知

,

,

。若少已知一个电流，能否求出全部未知电流？

,

。求各元件消耗的功率。

(2) 试求其余未知电压 u14、u15、u52、u53。若少已知一个电压，能否求出全部未知电压？

1.7 图示电路，已知电阻吸收的功率。

1.8 求图示电路电压

。

，

。求(a)、(b)两电路各电源发出的功率和

1.9 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。 1.10 求网络N吸收的功率和电流源发出的功率。

1.11 求图示电路两个独立

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姜永军

内蒙古科技大学机械学院

2006.9

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★第一章 金属结构

1、 试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。

2、 室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，

为什么会发生伸长的现象？

3、 为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、 指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、 根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。

6、 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织

第二章 金属的工艺性能

★1、 什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有

何影响？

2、 如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。

（1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动

1.1何谓源程序、目标程序、翻译程序、编译程序和解释程序?它们之间可能有何种关系?

1.2一个典型的编译系统通常由哪些部分组成?各部分的主要功能是什么?

1.3选择一种你所熟悉的程序设计语言，试列出此语言中的全部关键字，并通过上机使用该语言以判明这些关键字是否为保留字。

1.4选取一种你所熟悉的语言，试对它进行分析，以找出此语言中的括号、关键字END以及逗号有多少种不同的用途。

1.5试用你常用的一种高级语言编写一短小的程序，上机进行编译和运行，记录下操作步骤和输出信息，如果可能，请卸出中间代码和目标代码。

第一章 习题解答

1. 解：源程序是指以某种程序设计语言所编写的程序。目标程序是指编译程序（或解释程序）将

源程序处理加工而得的另一种语言（目标语言）的程序。翻译程序是将某种语言翻译成另一种语言的程序的统称。编译程序与解释程序均为翻译程序，但二者工作方法不同。解释程序的特点是并不先将高级语言程序全部翻译成机器代码，而是每读入一条高级语言程序语句，就用解释程序将其翻译成一段机器指令并执行之，然后再读入下一条语句继续进行解释、执行，如此反复。即边解释边执行，翻译所得的指令序列并不保存。编译程序的特点是先将高级语

1.1何谓源程序、目标程序、翻译程序、编译程序和解释程序?它们之间可能有何种关系?

1.2一个典型的编译系统通常由哪些部分组成?各部分的主要功能是什么?

1.3选择一种你所熟悉的程序设计语言，试列出此语言中的全部关键字，并通过上机使用该语言以判明这些关键字是否为保留字。

1.4选取一种你所熟悉的语言，试对它进行分析，以找出此语言中的括号、关键字END以及逗号有多少种不同的用途。

1.5试用你常用的一种高级语言编写一短小的程序，上机进行编译和运行，记录下操作步骤和输出信息，如果可能，请卸出中间代码和目标代码。

第一章 习题解答

1. 解：源程序是指以某种程序设计语言所编写的程序。目标程序是指编译程序（或解释程序）将

源程序处理加工而得的另一种语言（目标语言）的程序。翻译程序是将某种语言翻译成另一种语言的程序的统称。编译程序与解释程序均为翻译程序，但二者工作方法不同。解释程序的特点是并不先将高级语言程序全部翻译成机器代码，而是每读入一条高级语言程序语句，就用解释程序将其翻译成一段机器指令并执行之，然后再读入下一条语句继续进行解释、执行，如此反复。即边解释边执行，翻译所得的指令序列并不保存。编译程序的特点是先将高级语

第一章

1.答：所谓单工通信是指双方电台交替地进行收信和发信。单工通信常用于点到点通信，待机时，单工制工作方式双方设备的接收机均处于接听状态，其中Ａ方需要通话时，先按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ｂ方接收；Ｂ方发话时也将按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ａ方接收，从而实现双向通信。这种工作方式收发信机可以使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不方便。在使用过程中，往往会出现通话断续现象。 双工通信是指通信双方，收发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的语音，没有“按—讲”开关，双方通话像室内电话通话一样。但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。

２.答：蜂窝网使用两种双工制式，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。

FDD利用两个不同的频率来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。TDD利用同一频率但不同的时间段来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间（时隙）进行传输。

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势： 能够灵活配置频率，使用ＦＤＤ系统不易使用的零散频段； 可以通过调整上下行的时隙转换点，提高下行的时隙比例，能够很

学院 姓名 学号 任课老师 考场教室__________选课号/座位号

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……

电子科技大学2010 - 2011学年第 二 学期期 末 考试 B 卷

课程名称：微电子工艺 考试形式： 开卷 考试日期： 20 年 月 日 考试时长：120 分钟 课程成绩构成：平时 10 %， 期中 %， 实验 %， 期末 90 % 本试卷试题由 三 部分构成，共 4 页。

题号 得分 得 分 一、简答题（共72分，共 12题，每题6 分）

1、 名词解释：集成电路、芯片的关键尺寸以及摩尔定律

集成电路：多个电子元件，如电阻、电容、二极管和三极管等集成在基片上形成的具有确定芯片功能的电路。

关键尺寸：硅片上的最小特征尺寸

摩尔定律：每隔12个月到18个月，芯片上集成的晶体管数目增加一倍，性能增加一倍

2、 MOS器件中使用什么晶面方向的硅片，双极型器件呢？请分别给出原因。

MOS：<100> Si/SiO2界面态密度低；双极：