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正文內(nèi)容

電學半導體工藝及芯片制造技術(shù)問題答案(全)(編輯修改稿)

2024-07-20 23:23 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 應的壓點。(4)西邊形扁平封裝(QFP):是一種在外殼四邊都有高密度分布的管腳表面貼裝組件。(5)具有J性管腳的塑封電極芯片載體(PLCC)(6)無引線芯片載體(LCC):是一種電極被管殼周圍包起來以保持低刨面的封裝形式15.例舉出7種先進封裝技術(shù)。(第二十章)(10分)7種先進封裝技術(shù)包括:(1)倒裝芯片:將芯片的有源面(具有表面鍵合壓點)面向基座的粘貼封裝技術(shù)。(2)球柵陣列(BGA):與針柵陣列有相似的封裝設(shè)計,有陶瓷或塑料的基座構(gòu)成基座具有用于連接基座與電路板的共晶Sn/Pb焊料球的面陣列。(3)板上芯片(COB):被開發(fā)以集成電路芯片直接固定到具有其它SMT和PIH組件的基座上,又被稱為直接芯片粘貼。(4)卷帶式自動鍵合(TAB):是一種I/O封裝方式,它使用塑料袋作為新片載體。(5)多芯片模塊(MCM):是一種將幾個芯片固定在同意基座上的封裝形式。(6)芯片尺寸封裝(CSP):。(7)圓片級封裝:是第一級互聯(lián)和在劃片前硅片上的封裝I/O端得形成。第九章 集成電路制造工藝概括1.例舉出芯片廠中6個不同的生產(chǎn)區(qū)域并對每一個生產(chǎn)區(qū)域做簡單描述。(20分)答:芯片廠中通常分為擴散區(qū)、光刻區(qū)、刻蝕區(qū)、離子注入?yún)^(qū)、薄膜生長區(qū)和拋光區(qū)6個生產(chǎn)區(qū)域:?擴散區(qū)是進行高溫工藝及薄膜積淀的區(qū)域,主要設(shè)備是高溫爐和濕法清洗設(shè)備;②光刻區(qū)是芯片制造的心臟區(qū)域,使用黃色熒光管照明,目的是將電路圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上; ③刻蝕工藝是在硅片上沒有光刻膠保護的地方留下永久的圖形;④離子注入是用高壓和磁場來控制和加速帶著要摻雜的雜質(zhì)的氣體;高能雜質(zhì)離子穿透涂膠硅片的表面,形成目標硅片;⑤薄膜生長主要負責生產(chǎn)各個步驟中的介質(zhì)層與金屬層的淀積。⑥拋光,即CMP(化學機械平坦化)工藝的目的是使硅片表面平坦化。2.離子注入前一般需要先生長氧化層,其目的是什么?(10分)答:氧化層保護表面免污染,免注入損傷,控制注入溫度。3.離子注入后為什么要進行退火?(10分)答:推進,激活雜質(zhì),修復損傷。4.光刻和刻蝕的目的是什么?(20分)答:光刻的目的是將電路圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上,而刻蝕的目的是在硅片上無光刻膠保護的地方留下永久的圖形。即將圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面。5.為什么要采用LDD工藝?它是如何減小溝道漏電流的?(10分)答:溝道長度的縮短增加了源漏穿通的可能性,將引起不需要的漏電流,所以需要采用LDD工藝。輕摻雜漏注入使砷和BF2這些較大質(zhì)量的摻雜材料使硅片的上表面成為非晶態(tài)。大質(zhì)量材料和表面非晶態(tài)的結(jié)合有助于維持淺結(jié),從而減少源漏間的溝道漏電流效應。6.為什么晶體管柵結(jié)構(gòu)的形成是非常關(guān)鍵的工藝?更小的柵長會引發(fā)什么問題?(10分)答:因為它包括了最薄的柵氧化層的熱生長以及多晶硅柵的刻印和刻蝕,而后者是整個集成電路工藝中物理尺度最小的結(jié)構(gòu)。多晶硅柵的寬度通常是整個硅片上最關(guān)鍵的CD線寬。隨著柵的寬度不斷減少,柵結(jié)構(gòu)(源漏間的硅區(qū)域)下的溝道長度也不斷減少。晶體管中溝道長度的減少增加了源漏間電荷穿通的可能性,并引起了不希望的溝道漏電流。描述金屬復合層中用到的材料?(10分)答:采用三明治金屬結(jié)構(gòu),包括:(1)淀積Ti,使鎢塞和下一層金屬良好鍵合,層間介質(zhì)良好鍵合;(2)Al,Au合金,加入銅抗電遷移;(3)TiN作為下一次光刻的抗反射層;STI隔離技術(shù)中,為什么采用干法離子刻蝕形成槽?(10分)答:采用干法刻蝕,是為了保證深寬比。第十章 氧化1. 二氧化硅薄膜在集成電路中具有怎樣的應用?(15分)①器件保護(避免劃傷和污染),因sio2致密;②表面鈍化(飽和懸掛鍵,降低界面態(tài);需一定厚度,降低漏電流等);③用作絕緣介質(zhì)和隔離(LOCOS,STI)如:隔離(如場氧,需要一定的厚度)、④絕緣柵(膜厚均勻,無電荷和雜質(zhì),需干氧氧化)、多層布線絕緣層、電容介質(zhì)等;⑤選擇性擴散摻雜的掩膜,水汽氧化與干氧氧化相比速度是快還是慢?為什么?(15分)化學反應:Si+2H2OSiO2+2H2水汽氧化與干氧氧化相比速度更快,因為水蒸氣比氧氣在二氧化硅中擴散更快、溶解度更高(20分)①干氧:Si+O2 SiO2氧化速度慢,氧化層干燥、致密,均勻性、重復性好,與光刻膠的粘附性好②水汽氧化:Si+H2O SiO2(固)+H2(氣)氧化速度快,氧化層疏松,均勻性差,與光刻膠的粘附性差③濕氧:氧氣攜帶水汽,故既有Si與氧氣反應,又有與水汽反應氧化速度、氧化質(zhì)量介于以上兩種方法之間?(15分)摻雜物、晶體晶向、壓力、溫度、水蒸氣5. 例舉并描述熱生長SiO2 – Si系統(tǒng)中的電荷有哪些?(15分)界面陷阱電荷、可移動氧化物電荷?例舉并簡單描述(20分)工藝腔、硅片傳輸系統(tǒng)、氣體分配系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)工藝腔是對硅片加熱的場所,由垂直的石英罩鐘、多區(qū)加熱電阻絲和加熱管套組成硅片傳輸系統(tǒng)在工藝腔中裝卸硅片,自動機械在片架臺、爐臺、裝片臺、冷卻臺之間移動氣體分配系統(tǒng)通過將正確的氣體通到爐管中來維持爐中氣氛控制系統(tǒng)控制爐子所有操作,如工藝時間和溫度控制、工藝步驟的順序、氣體種類、氣流速率、升降溫速率、裝卸硅片第十一章 淀積?例舉并描述可接受的薄膜的8個特性。(15分)薄膜:指某一維尺寸遠小于另外兩維上的尺寸的固體物質(zhì)。好的臺階覆蓋能力、高的深寬比填隙能力(3:1)厚度均勻(避免針孔、缺陷)、高純度和高密度、受控的化學劑量結(jié)構(gòu)完整和低應力、好的粘附性(避免分層、開裂致漏電)。(10分)(1)晶核形成分離的小膜層形成于襯底表面,是薄膜進一步生長的基礎(chǔ)。(2)凝聚成束形成(Si)島,且島不斷長大(3)連續(xù)成膜島束匯合并形成固態(tài)的連續(xù)的薄膜淀積的薄膜可以是單晶(如外延層)、多晶(多晶硅柵)和無定形(隔離介質(zhì),金屬膜)的?它對芯片加工來說為什么是必需的?(10分)多層金屬化:用來連接硅片上高密度器件的金屬層和絕緣層關(guān)鍵層:線條寬度被刻蝕為器件特征尺寸的金屬層。對于ULSI集成電路而言,特征尺寸的范圍在形成柵的多晶硅、柵氧以及距離硅片表面最近的金屬層。介質(zhì)層層間介質(zhì)(ILD)ILD-1:隔離晶體管和互連金屬層;隔離晶體管和表面雜質(zhì)。采用低k介質(zhì)作為層間介質(zhì),以減小時間延遲,增加速度。(10分)(AtmospherePressureChemicalVaporDeposition) :HDPCVD(HighDensityPlasmaCVD)、PECVD(PlasmaenhancedCVD)電化學淀積(ECD)、化學鍍層物理方法:(1)PVD(2) 蒸發(fā)(含MBE)(3)旋涂(SOG,SOD)(15分)。1)質(zhì)量傳輸2)薄膜先驅(qū)物反應3)氣體分子擴散4)先驅(qū)物吸附5)先驅(qū)物擴散進襯底6)表面反應7)副產(chǎn)物解吸8)副產(chǎn)物去除。(10分)(1)低k介質(zhì)須具備低泄漏電流、低吸水性、低應力、高附著力、高硬度、高穩(wěn)定性、好的填隙能力,便于圖形制作和平坦化、耐酸堿以及低接觸電阻。研究較多的幾種無機低介電常數(shù)(二)高k介質(zhì)應DRAM存儲器高密度儲能的需要,引入了高k介質(zhì),在相同電容(或儲能密度)可以增加柵介質(zhì)的物理厚度,避免薄柵介質(zhì)隧穿和大的柵漏電流。同時,降低工藝難度。有潛力的高k介質(zhì):Ta2O5,(BaSr)TiO3.名詞解釋:CVD、LPCVD、PECVD、VPE、BPSG。(將這些名詞翻譯成中文并做出解釋)(10分)(1)CVD、化學氣相淀積(ChemicalVaporDeposition)是指利用熱能、輝光放電等離子體或其它形式的能源,使氣態(tài)物質(zhì)在固體的熱表面上發(fā)生化學反應并在該表面上淀積,形成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)的工藝過程。(2)低壓CVD(LPCVD)裝片;Pa;充N2氣或其它惰性氣體進行吹洗;Pa;完成淀積;關(guān)閉所有氣流,Pa;回充N2氣到常壓,取出硅片。(3)等離子體增強CVD(PECVD)淀積溫
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