微电子与光电子要点整理.doc

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1、第一章目前的微电子制造技术可以分为四个方面：双极型制造工艺、MOS制造工艺、Bi-CMOS制造工艺和SOI制造工艺。双极型工艺的优缺点：（1）缺点：双极型工艺过程复杂、成本高、集成度低，在现在的超大规模集成电路中已经很少单独使用。（2）优点：双极型工艺速度快、较大的电流驱动能力等特点是CMOS工艺所达不到的。在某些情况下，作为CMOS工艺的补充，双极型工艺仍然被少量地使用。双极型三极管：是双极型工艺的典型器件，由两种载流子参与导电，由两个pn结组成，是一种电流控制电流源器件，分为PNP和NPN两种。PN结隔离分为三种结构：（1）标准下埋集电极三极管（SBC）（2）集电极扩散

2、隔离三极管（CDI）（3）三重扩散三极管（3D）典型的PN结隔离的双极型工艺流程复杂，总的工序一般有40多道（9次光刻，5次隔离）。MOS场效应晶体管是金属—氧化物—半导体场效应晶体管的简称，它通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力。MOS晶体管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单极型器件。MOS晶体管可以分为增强型晶体管与耗尽型晶体管两种。根据沟道掺杂不同，又可分为N沟道增强型晶体管、P沟道增强型晶体管、N沟道耗尽型晶体管、P沟道耗尽型晶体管。MOS场效应晶体管利用栅极电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。P沟道MO

3、S晶体管与N沟道MOS晶体管同时运用到一个集成电路中就构成了CMOS集成电路。双阱工艺CMOS器件的结构示意图Bi-CMOS技术是一种将CMOS器件和双极型器件集成在同一芯片上的技术。Bi-CMOS的制作工艺主要分为两大类：（1）低端Bi-CMOS工艺：以CMOS工艺为基础（2）高端Bi-CMOS工艺：以双极型工艺为基础，可进一步分为P阱Bi-CMOS工艺和双阱Bi-CMOS工艺。SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘层上覆硅)器件与体硅器件相比，除了具备良好的抗辐射性能还具有以下各项优点：（1）功耗低（2）工作速度快（3）静电电容小，寄生电容小（4）可进一

4、步提高集成电路芯片的集成度、功能和可靠性，能在微功耗、低电压、高温、高压等方面发挥它的优势（5）耐高温环境SOI晶圆结构示意图SOI材料是在绝缘层上生长一层具有一定厚度的单晶硅薄膜的材料。该材料可实现完全的介质隔离，与有PN结隔离的体硅相比，具有无闩锁、高速度、低功耗、集成度高、耐高温等特点。SOI材料性能好，成本低，与体硅集成电路工艺完全兼容，它完全可以继承体硅材料与体硅集成电路迄今所取得的巨大成就，还具有自己独特的优势。光发射器件：光发射的原理一般分为以下几种情况：（1）能带间的跃迁（2）能带杂质能级间的跃迁（3）施主-受主对的跃迁（4）激子的跃迁（5）缺陷中心的局域化

5、能级间的越跃迁（6）跃迁元素（稀土元素）的多电子能级间的跃迁LED：发光二级管光接收器是利用光电转换现象，将光信号转换成电信号的器件。根据光接收器的原理不同，光接收器可分为光电导器件、光电二极管光电晶体管。这些光电接收器的工作原理都利用了光电导效应和光生电动势效应，根据光波长和频率响应频率的不同，其使用目的也不同。根据光生载流子的生成机理不同，光电导器件可分为本证型和掺杂型两种。光电导器件：利用半导体的光电导效应，将光信号变化转换成电阻变化的器件称为光电导器件。光波导器件可以分为二维光波导和三维光波导。光纤是光波导器件的一种。真空技术：（1）定义：低于1个标准大气压的称为真

6、空。（2）单位：Pa1mmHg=1托1Pn=760托=101325PaBar（巴）1mbar=100Pa（3）分类：低真空中真空高真空超高真空MBE（分子数外延）工艺：整个生长过程需要在超真空环境下进行，从加热的克努森池中产生的分子束流在一个加热的单晶衬底上反应形成晶体。MBE工艺优点（1）生长速率低（2）生长温度低（3）可以通过掩膜的方法对材料进行三维的控制生长（4）可以在生长的整个前后过程对外延层进行在位测量和分析（5）自动化控制MOCVD工艺的优点（1）可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等。可以用于生长薄层和超薄层材料（2）生长速

7、度快，使用于批量生产（3）使用较灵活（4）对真空度要求较低，反应室的结构较简单氧化（1）干氧氧化（）：致密性好，氧化速度慢，质量好（2）湿氧氧化（）:致密性差，氧化速度快，质量差刻蚀（1）干法刻蚀：工艺灵活、刻蚀精度和可复制性好，但工艺复杂（2）湿法刻蚀：工艺和设备较简单、刻蚀速度快、生产效率高、应用比较广泛，但工艺很难控制光刻步骤：基片准备、涂胶、前烘、曝光、显影、后烘RTA：rapidthermalanneal快速热退火：在1000℃以上处理几秒钟。微电子与光电子集成技术分为单片集成和混合集成第二章代表Eg(e