半导体制造技术导论（第二版）萧宏 第三章半导体基础答案

本章要求

1. 从元素周期表上，至少可以认出两种半导体材料

硅Si，锗Ge

2. 列出n型和p型掺杂杂质

B硼，引入空穴，p型掺杂杂质

P磷、As砷，引入电子，n型掺杂杂质。

3. 说明一个二极管和一个MOS晶体管及其工作原理

二极管：当电压为正向偏压时，电极管将通过单一方向的电流；加反向偏压时，电流无法流过

MOS晶体管：当栅极加正确的偏压时，金属栅极靠近氧化物的一侧将产生正电荷或负电荷，吸

引少子到硅衬底表面，从而形成沟道，让电子能够通过这个通道从原极得到漏极

4. 列出半导体工业所制造的3种芯片存储器、微处理器和ASIC芯片是半导体行业中最常制造的三种芯片

5. 至少列出四种在芯片制造中必须的基本工艺

基本的半导体工艺包括：添加、移除、热处理和图形化

习题

1. 什么是半导体？请列出最常使用的三种半导体材料

导电性介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗、碳化硅。半导体的电导率可以通过掺杂浓度和

外加电压控制

2. P型半导体的多数载流子是什么？P型掺杂物是哪种材料？

B硼，引入空穴，p型掺杂杂质

3. 列出三种可以作为n型掺杂物的材料。n代表什么？

P磷、As砷，Sb锑引入电子，n型掺杂杂质。

n指negative，电子为多数载流子的半导体

4. 半导体电阻率如何随掺杂物浓度改变？

电阻率反比于掺杂浓度和迁移率

以n型半导体为例，电阻阻值和掺杂浓度（或施主杂质浓度）、电子迁移率成反比。

换句话说，掺杂浓度越高，半导体的电阻系数越低

5. 当掺杂浓度相同时，掺磷的硅和掺硼的硅哪一种电导率更高？

由于电子的迁移率更高，所以掺磷的硅导电率更高

6. 什么材料最常用作集成电路芯片的电阻？决定电阻阻值的因素是什么？

多晶硅（poly Si）用作电阻。电阻值取决于多晶硅导线的几何尺寸和掺杂浓度

7. 哪种集成电路芯片需要很多电容？为什么？

DRAM。电容在DRAM中用于存储电荷和资料

8. 列出两种存储芯片

易失性存储器vilatile memory：动态随机存储器DRAM(dynamic random access memory，静

态随机存储器SRAM(static random access memory)

非易失性存储器non-volatile memory：可擦除式只读存储器EPROM(erasable programmable

read-only memory，已被EEPROM,electric-EPROM全面取代了)，快闪式存储器flash

memory

9. 说明如何开启和关断nmos晶体管

MOSFET因不同的三级偏压开启或关断。

10. 列出四种集成电路(integrated circuit)工艺。离子注入和快速加热退火代表哪种工艺流程？

光刻和刻蚀代表哪种工艺？

基本的半导体工艺包括：添加、移除、热处理和图形化

离子注入和快速热退火代表热处理工艺

光刻和刻蚀代表移除工艺

11. 制造一个可以正常工作的PMOS最少需要几道光刻工艺？制造双载流子晶体管，最少需要

几道光刻工艺

制造一个PMOS最少需要5道光刻工艺

制造双载流子晶体管最少需要7道光刻工艺

12. 20世纪70年代中期，集成电路产业的最大技术突破是什么？

离子注入掺杂技术

13. 为什么现在仍在使用十字对准源/漏级工艺？

采用离子注入具有非等向性轮廓的优点以及多晶硅在高温的稳定性，可以形成自对准源极/漏极

14. 为什么cmos电路广泛应用于半导体芯片上？

Cmos的优点包括：耗电低、产生能量较低、抗干扰能力强、简单的时钟序列

15. 列出cmos芯片的基本工艺流程

Cmos的基本工艺流程包括：晶圆预处理、阱区形成、隔离、晶体管制造，连线和钝化16. 先进的集成电路芯片为什么使用多层金属连线？

集成电路芯片的图形尺寸持续减小