作业题答案.ppt

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1、微电子导论复习与作业评讲郭宇锋2.1用于推导能带论的基本假设有哪些用于推导能带论的基本假设有哪些？什么是能带论？用能带论的观点？什么是能带论？用能带论的观点来区分金属、半导体和绝缘体。来区分金属、半导体和绝缘体。解：解：根据题目的分值来确定回答的详细根据题目的分值来确定回答的详细程度。程度。能够画能带图。能够画能带图。2.2载流子的主要输运模式是什么？影载流子的主要输运模式是什么？影响载流子输运的因素有哪些？响载流子输运的因素有哪些？解：略解：略2.3在室温下的单晶硅进行硼掺杂，硼的浓度为在室温下的单晶硅进行硼掺杂，硼的浓度为3 310101515cmcm3 3。试求半导体中多子和少子的浓度。

2、若再掺入浓度。试求半导体中多子和少子的浓度。若再掺入浓度为为4.54.510101515cmcm3 3的磷，试确定此时硅的导电类型，并的磷，试确定此时硅的导电类型，并求出此时的多子和少子浓度。求出此时的多子和少子浓度。解：第一次掺杂：半导体为解：第一次掺杂：半导体为P P型型 多子为空穴：多子为空穴：少子为电子：少子为电子：第二次掺杂：半导体由第二次掺杂：半导体由P P型变为型变为N N型。型。多子为电子：多子为电子：少子为空穴：少子为空穴：3.1一个硅PN结的掺杂浓度为NA31015cm-3,ND=51015cm-3，（1）若平衡时P型硅一侧的耗尽区宽度为0.9m，求此时总的耗尽区宽度。（2

3、）若给此PN结施加偏压后，总耗尽区宽度变为1.6 m，求P侧和N侧的耗尽区宽度，并判断此时PN结处于正偏还是反偏。解：（1）由 得：故：（2）由题意：两式联立，解得：因耗尽区变宽，故PN结处于反偏状态。XNXPNANDXN3.2一个硅PN结二极管，室温（300K）下饱和电流为1.4810-13A，正向电流已知为0.442A，求此时的正向电压。解：由 得：3.3定义通过基区流入集电结的电流和发射极注入电流之比为电流传输率，证明：证明：3.4共发射极接法晶体管中，基极电流Ib20A，电流传输率0.996，试求此时的发射极电流Ie。解：3.5试证明在NMOS工作在深线性区时（VDSVGS-VT），I

4、D和VDS近似满足如下关系：证明：3.6源极P+NP+栅极漏极VT VGS0VDS0IDSVDSID试分析P MOSFET的工作机理。(1)VTVGS0,VDS0:漏结耗尽区扩展，使得栅极下方耗尽区宽漏结耗尽区扩展，使得栅极下方耗尽区宽度从源到漏逐渐增加，晶体管截止，度从源到漏逐渐增加，晶体管截止，IDS0。3.6源极P+NP+栅极漏极VGS VT 0 Vsat VDS0IDSVDSID试分析P MOSFET的工作机理。(2)VGSVT0,VsatVDS0:栅极下方耗尽区宽度从源到漏逐渐增加，栅极下方耗尽区宽度从源到漏逐渐增加，而反型层宽度从源到漏逐渐减小，而反型层宽度从源到漏逐渐减小，ID随

5、随VDS减小而线性增加。减小而线性增加。3.6源极P+NP+栅极漏极VT VGS0 VDS=Vsat0 IDSVDSIDVsat=VGS-VTIsat试分析P MOSFET的工作机理。(3)VGSVT0,VDS=Vsat0:漏结边缘反型层宽度减小到零，漏结边缘反型层宽度减小到零，ID达达到最大值。到最大值。3.6源极P+NP+栅极漏极VGSVT0 VDSVsat0IDSVDSIDVsat=VGS-VTIsat试分析P MOSFET的工作机理。(4)VGSVT0,VDSVsatVGSVT线线性性区区线线性性区区VDSID饱和区饱和区VGS2VGS3VGS4VGS5截止区截止区VGS1VGSVTN

6、MOS I-V特性曲线PMOS I-V特性曲线4.1简述光刻的基本过程。解：（1）涂胶：将光刻胶涂在硅片上。（2）曝光：将掩模版覆盖在硅片上方，在特定波长的光线下曝光一段时间。（3）显影：将硅片浸没在显影液中进行显影。（4）腐蚀：采用干法刻蚀或湿法腐蚀，利用刻蚀或腐蚀的选择性，在窗口中暴露出来的基片上形成图形。（5）去胶：去除残留的光刻胶。4.2简述二氧化硅的特点和在集成电路中的作用。解：略4.3简述各种CVD工艺的特点和优缺点。解：略在杂质浓度ND031016cm3的硅中按照如下工艺进行掺杂，若再扩散后硼掺杂和磷掺杂的y方向浓度分布分别为NA(y)=(18-5104y)1016cm3和ND(

7、y)=(3-2104y)1017cm3，试求横向扩散差x为多少微米？xxyN(1016cm3)yND0=3y1y2NA=18-5yND=30-20y在结的边界上净杂质含量为零在结的边界上净杂质含量为零。故。故NA(y1)ND0,代入数值，解得代入数值，解得y1=0.0003cm=3umNA(xjN)ND（xjN)ND0，代入数值，解得，代入数值，解得y2=0.0001cm=1um因为在推结过程中横向扩展是纵向结深的因为在推结过程中横向扩展是纵向结深的0.8倍。故倍。故x0.8（y1-y2）=1.6umy1y24.44.6总结N埋层双极工艺和N阱CMOS工艺的工艺流程，并总结各自掩模版的作用。解

8、：N埋层双极工艺的工艺流程：(1)N埋层制作：氧化光刻埋层磷注入去氧化层 (2)外延层生长 (3)隔离扩散：氧化光刻隔离区硼注入推阱去氧化层 (4)P型基区制作:氧化光刻基区硼注入推阱去除氧化层 (5)N发射区制作:氧化光刻发射区磷注入推结去除氧化层 (6)接触孔和引线制作:氧化光刻接触孔溅射铝光刻引线掩模版共6张，其作用分别是：(1)M1：光刻埋层 (2)M2：光刻隔离区 (3)M3：光刻基区 (4)M4：光刻发射区 (5)M5：光刻接触孔氧化 (6)M6：光刻引线4.6总结N埋层双极工艺和N阱CMOS工艺的工艺流程，并总结各自掩模版的作用。解：N阱CMOS工艺的工艺流程：(1)N阱制作：氧

9、化光刻N阱区刻蚀SiO2 氧化磷注入推阱去氧化层 (2)场区制作：氧化淀积Si3N4 光刻场区刻蚀Si3N4 刻蚀SiO2 高压氧化刻蚀Si3N4 刻蚀SiO2 (3)栅氧化层制作：氧化淀积多晶硅光刻栅区刻蚀多晶硅 (4)源漏制作:N区光刻磷离子注入 P+区光刻硼离子注入推结 (5)接触孔和引线制作:淀积二氧化硅光刻接触孔溅射铝光刻引线掩模版共7张，其作用分别是：(1)M1：光刻N阱区 (2)M2：光刻场区 (3)M3：光刻栅区 (4)M4：光刻N区 (5)M5：光刻P+区 (6)M6：光刻接触孔 (7)M7:光刻引线4.7(1)预氧预氧(2)淀积淀积Si3N4(3)光刻光刻Si3N4（M1）

10、(4)刻蚀刻蚀SiO2(5)高压氧化高压氧化(6)刻蚀刻蚀Si3N4(7)刻蚀刻蚀SiO2(8)生长栅氧生长栅氧(9)淀积多晶硅淀积多晶硅(10)光刻多晶（光刻多晶（M2）(11)注入注入P(12)推结推结(13)淀积淀积SiO2(14)光刻接触孔光刻接触孔(M3)(15)溅射硅铝溅射硅铝(16)光刻硅铝光刻硅铝(M4)1.场氧制作：场氧制作：(1)(7)2.栅制作：栅制作：(8)(10)3.源漏制作：源漏制作：(11)(12)4.接触孔和引线制作：接触孔和引线制作：(13)(16)设计制备NMOSFET的工艺，并画出流程图。5.15.1写出异或逻辑和同或逻辑的真值表。写出异或逻辑和同或逻辑的

11、真值表。略5.2试用一个与非门和一个倒相器构成一个试用一个与非门和一个倒相器构成一个CMOS与门电路，画出电路图。（提示与门电路，画出电路图。（提示：）AVDDP1N2BN1P2FP3N3ABF0000101001115.3列出下图列出下图CMOS逻辑逻辑电路的真值表，其中电路的真值表，其中输出为输出为X，输入为，输入为A、B、C。AXVDDCBABCX000100100101011010011010110011105.4比较双极、比较双极、CMOS和和BiCMOS集成电路的集成电路的特点。特点。解：略解：略6.16.66.1什么是ASIC？简述ASIC的设计流程？6.2集成电路的前端和后端设

12、计分别有哪些模拟验证类型？6.3什么是SOC？其技术特点是什么？什么是IP核？如何分类？6.4什么是MEMS和NEMS？它们的理论基础和技术基础分别是什么？6.5碳纳米场效应晶体管的特点是什么？6.6单电子晶体管和超导开关器件的工作原理。略试卷分析题目类型：A卷：选择：20，填空：20，判断20，问答：10，计算与分析：30B卷：选择：20，填空：20，判断20，问答：10，计算与分析：30各章比重：A卷：一章13，二章20，三章18，四章14，五章22，六章15。B卷：一章12，二章25，三章18，四章12，五章23，六章10。考试时间：12月28日下午13：30-15：20地点：3-213考前答疑：时间：12月28日上午10：00-11：30地点：教三218