哈工大 微电子

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 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？

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电力电子技术基础

1100610606 1006141 覃敏亮

作业（9-10章）

1

第9章 电力电子器件应用的共性问题

P206, 9-1；

电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口， 是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态,可缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有着重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就将近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。

9-3；

晶闸管触发电路应满足下列要求： １） 触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通； ２） 触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，

脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。 ３） 所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域

之内。 ４） 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用

A.基于新型规则的可编程交通控制系统设计

一、任务

设计制作基于新型规则的可编程交通控制系统，其中包括人行道、左转、右转，以及原有的交通灯的功能，示意图如下：

分频 模块 控制 模块 数码显 示模块

二、要求

1．基本要求

（1）交通灯的工作步骤是：红、黄、绿，左转，右转，人行道分时

间段开通，计时电路以秒为单位作倒计时，计数为0时进行切换，倒计时的时间可由数码管显示。

（2）可以通过按键来使芯片内部清零，再由键盘输入红、黄、绿，

左转，右转及人行道的放行时间，其规则应补充合理。 （3）若有交通异常情况，可以通过按键处理目前的紧急状态。 2．发挥部分

（1）红绿灯输出的扩展（如人行时可显示提示）。 （2）可以使用LCD显示提示信息。

（3）根据不同时段对主要交通方向的信号进行调整。 （4）雨雾天等恶劣天气时配有语音提示。

三、评分标准

方案比较 设计与论证 设计 报告 项 目 满分 8 10 15 10 7 50 50 10 10 10 10 10 50 系统组成、原理和电路图 测试数据与结果分析 设计报告的结构和规范性 总分 基本要求 实际制作完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥 部分 完成第（3）项 完成第（4）项 其他 总

模拟电子技术基础习题册

班级：姓名：学号：XXXX XXXX XXXXXX

年XXX月

XXX

2 模拟电子技术基础习题册

第一章： 基本放大电路习题

1-1 填空：

1．本征半导体是 纯净的晶体结构的半导体 ，其载流子是 自由 电子 和 空穴 。载流子的浓度 相等 （空穴与自由电子数目相等） 。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 掺杂 ，而少数载流子的浓度则与 温度_有很大关系。

3．漂移电流是 少数载流子 在 电场力 作用下形成的。 4．二极管的最主要特征是 PN结具有单向导电性 ，它的两个主要参数是

最大整流电流 和 最高反向工作电压 。

5．稳压管是利用了二极管的反向击穿陡直的 特征，而制造的特殊二极管。它工作在 反向击穿区 。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是 稳定工作电压 、 稳

模拟电子技术基础习题册

班级：姓名：学号：XXXX XXXX XXXXXX

年XXX月

XXX

2 模拟电子技术基础习题册

第一章： 基本放大电路习题

1-1 填空：

1．本征半导体是 纯净的晶体结构的半导体 ，其载流子是 自由 电子 和 空穴 。载流子的浓度 相等 （空穴与自由电子数目相等） 。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 掺杂 ，而少数载流子的浓度则与 温度_有很大关系。

3．漂移电流是 少数载流子 在 电场力 作用下形成的。 4．二极管的最主要特征是 PN结具有单向导电性 ，它的两个主要参数是

最大整流电流 和 最高反向工作电压 。

5．稳压管是利用了二极管的反向击穿陡直的 特征，而制造的特殊二极管。它工作在 反向击穿区 。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是 稳定工作电压 、 稳

A.基于新型规则的可编程交通控制系统设计

一、任务

设计制作基于新型规则的可编程交通控制系统，其中包括人行道、左转、右转，以及原有的交通灯的功能，示意图如下：

分频 模块 控制 模块 数码显 示模块

二、要求

1．基本要求

（1）交通灯的工作步骤是：红、黄、绿，左转，右转，人行道分时

间段开通，计时电路以秒为单位作倒计时，计数为0时进行切换，倒计时的时间可由数码管显示。

（2）可以通过按键来使芯片内部清零，再由键盘输入红、黄、绿，

左转，右转及人行道的放行时间，其规则应补充合理。 （3）若有交通异常情况，可以通过按键处理目前的紧急状态。 2．发挥部分

（1）红绿灯输出的扩展（如人行时可显示提示）。 （2）可以使用LCD显示提示信息。

（3）根据不同时段对主要交通方向的信号进行调整。 （4）雨雾天等恶劣天气时配有语音提示。

三、评分标准

方案比较 设计与论证 设计 报告 项 目 满分 8 10 15 10 7 50 50 10 10 10 10 10 50 系统组成、原理和电路图 测试数据与结果分析 设计报告的结构和规范性 总分 基本要求 实际制作完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥 部分 完成第（3）项 完成第（4）项 其他 总

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

“八百壮士”与哈工大——“哈工大精神”探源

中国教育报（顾寅生）

在20世纪50年代哈尔滨工业大学扩建初期，学校汇聚了立志为共和国工业化献身的大批青年才俊，培养出平均年龄在27.5岁的800多位年轻教师。这支队伍艰苦创业，硕果累累，积淀了哈工大人坚持理想信念的不懈追求，坚持科学精神的高标准严要求，坚持对国家、对事业的高度责任心这些大学精神的深厚底蕴。这支队伍被老校长李昌昵称为“八百壮士”。在祖国的东北名城哈尔滨市坐落着哈尔滨工业大学。多年来，哈工大以学科全面、人才济济、成果丰盛而享誉海内外。自从20世纪60年代中苏“蜜月期”结束后，哈尔滨政治、经济、教育等方面的地域优势逐渐消退。尽管多年来地方政府在办学上给哈工大以很大的支持，但是位置偏远、气候寒冷、地方经济在转制过程中遭遇困难等不利条件客观存在。然而，多年来哈工大却在以稳健的势头持续发展。

哈工大1984年入选国家“七五”、“八五”期间重点建设的15所院校，1996年成为首批进入国家“211工程”的13所院校之一，1999年位列国家“985工程”首批重点建设的9所大学之一。几十年来，出自哈工大的两院院士有70余位，各地高校领导第一把手一百多位，副校长、副书记一百多位。在国人引以为豪的祖

“八百壮士”与哈工大——“哈工大精神”探源

中国教育报（顾寅生）

在20世纪50年代哈尔滨工业大学扩建初期，学校汇聚了立志为共和国工业化献身的大批青年才俊，培养出平均年龄在27.5岁的800多位年轻教师。这支队伍艰苦创业，硕果累累，积淀了哈工大人坚持理想信念的不懈追求，坚持科学精神的高标准严要求，坚持对国家、对事业的高度责任心这些大学精神的深厚底蕴。这支队伍被老校长李昌昵称为“八百壮士”。在祖国的东北名城哈尔滨市坐落着哈尔滨工业大学。多年来，哈工大以学科全面、人才济济、成果丰盛而享誉海内外。自从20世纪60年代中苏“蜜月期”结束后，哈尔滨政治、经济、教育等方面的地域优势逐渐消退。尽管多年来地方政府在办学上给哈工大以很大的支持，但是位置偏远、气候寒冷、地方经济在转制过程中遭遇困难等不利条件客观存在。然而，多年来哈工大却在以稳健的势头持续发展。

哈工大1984年入选国家“七五”、“八五”期间重点建设的15所院校，1996年成为首批进入国家“211工程”的13所院校之一，1999年位列国家“985工程”首批重点建设的9所大学之一。几十年来，出自哈工大的两院院士有70余位，各地高校领导第一把手一百多位，副校长、副书记一百多位。在国人引以为豪的祖