微电子技术英语考试参考翻译

1、第一章1页 1.1.1 Solid-state 固态材料可分为三种：绝缘体、半导体和导体。图1-1给出了在三种材料中一些重要材料相关的电阻值（相应电导率）。绝缘体如熔融石英和玻璃具有很低电导率，在10-18到10-8S/cm之间。导体如铝和银有高的电导率，典型值从104到106S/cm;而半导体具有的电导率介乎于两者之间。半导体的电导率一般对温度、光照、磁场和小的杂志原子非常敏感。在电导率上的敏感变化使得半导体材料称为在电学应用上为最重要的材料。3页 1.1.2 The semiconductor 我们研究的半导体材料是单晶，也就是说，原子是按照三维周期形式排列。在晶体中原子的周期排列称为晶格

2、。在晶体里，一个原子从不远离它确定位置。与原子相关的热运动也是围绕在其位置附近。对于给定的半导体，存在代表整个晶格的晶胞，通过在晶体中重复晶胞组成晶格。6页 1.1.3 As discussed 如1.1.2节所述，在金刚石结构的每个原子被4个相邻原子所包围。每个原子在外轨道具有4个电子，并且每个电子与相邻原子共享价电子；每对电子组成一个共价键。共价键存在于同种原子之间或具有相同外层电子结构的不同元素的原子间。每个电子与每个原子核达到平衡需要相同时间。然而，所有电子需要很多时间在两个原子核间达到平衡。两个原子核对电子的吸引力保证两个原子在一起。对于闪锌矿机构如砷化镓主要的价键引力主要来自于共价

3、键。当然，砷化镓也具有小的离子键引力即Ga+离子与四周As-离子，或As离子和四周Ga+离子。7页 1.1.4 The detailed 结晶固体的详细能带结构能够用量子理论计算而得。图1-3是孤立硅原子的金刚石结构晶体形成的原理图。每个孤立原子有不连续能带（在右图给出的两个能级）。如原子间隔的减少，每个简并能级将分裂产生带。在空间更多减少将导致能带从不连续能级到失去其特性并合并起来，产生一个简单的带。当原子间距离接近金刚石结构的平衡原子间距（対硅而言晶格常数0.543nm）,这个带分为两个带区。这些带被固态电子不能够拥有的能量区域分开。这个区域称为禁带或带隙Eg。如图1-3左侧所示上面称为导

4、带，下面称为价带。10页 1.1.5 When electrons 当电子在半导体材料中沿着x方向前后运动时，其运动可以用驻波来描述。驻波波长和半导体的长度的关系是： （1）:“nx是一个整数，波长可以表示为。” （2）：h是普朗克常数，px是晶体在x方向的动量。把方程1-2带入方程1-1得到。 （3）：每增加1，动量的增量是：。 （4）：对边长为L的三维立方体，有：。 （5）：对L=1的单位立方体，动量空间中的体积于是等于h3. N变化产生一组整数（nx,ny,nz）,每组整数（nx,ny,nz）相应于一个允许的能态。 （6）：所以对于能态的动量空间的大小为h3.从p 到p+dp的两个同心球

5、之间的体积是4p2dp（此体积中包含的能态数是。，这里因子2计入了电子自旋，用E代替p得到）。11页 1.1.6 At finite 在有限的温度下，连续热搅动导致从价带到导带和价带空穴的数量电子的激发。（本征）半导体是一个包含相对少量的杂质（杂质）相比，热产生的电子和空穴。以获得电子密度（即，每单位体积的电子数）的本征半导体，我们首先评估了电子增量能量范围的dE。此密度N（E）的每单位体积N（E）的允许能量态密度的乘积并通过占据该能量范围F（E）的概率给出。因此，在导带中的电子密度通过从导带的底部积分N（E）的F（E）的D E给出（最初的Ec取为E =0为简单起见），以导带ETOP的顶。（1

6、-8）该电子态能量E由选举占据的概率是由费米 - 狄拉克分布函数（其也被称为费米分布函数）给出。（1-9）其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度在开氏度，和EF是费米能级。费米能级的能量在该占用的通过电子的概率是恰好一半。费米分布函数因此可通过简单的表达式来近似。方程1-10B可视为空穴占据位于能级E的状态的概率。14页 1.1.7 When a 当半导体被掺杂有杂质的半导体变得外在和杂质能级引入。一个硅原子被取代（或被取代）由砷原子有五个价电子。砷原子形成共价键与四个相邻的硅原子。第五电子变成被“捐献”给导频带的传导电子。硅成为因为在加入性否定电荷载体的n型，砷原子被称为施主。相似的，当硼原子

7、与3价电子取代硅原子，另外的电子被接受，以形成围绕所述硼四个共价键，和带正电的“空穴”是在价带产生。这是一个p-型半导体，并且所述硼是受主。16页 1.2 In this 在这一节中，我们将会去分析各种各样的载流子，我们先讨论剩余载流子注入的概念。剩余载流子在非平衡条件下会增加，也就是说，载流子浓度的乘积p*n不等于平衡时ni*ni的值。回到平衡条件下，载流子的产生和复合过程将会在后面的章节中讨论到。我们在半导体的装置运算中取得一个基本的控制方程，它包括电流密度方程和连续方程。这一节我们对高场效应作了一个简单的讨论，高场效应会导致速度饱和和碰撞电离。这一节讨论到这就结束了。16页 1.2.1

8、Consider 考虑一个在热平衡条件下的为均匀施主浓度n-类型的半导体样品，如在第1.1节中所讨论的，在半导体导带中的传导电子，由于他们没有与特别的晶格或施主位置有关，所以基本上是自由的电子。晶格的影响是合并在一起的，电子的有效质量和电子的惯性质量有所不同。在热平衡下，那平均传导电子的平均热能可以从平均分配定理获得，每一个自由能为1/2kT，k是玻尔兹曼常数，t是居里温度。电子在一半导体有三个自由度；他们能在三度空间的空间内活动。因此，电子动能可以由方程（1-13）得到。Mn是电子的有效质量和Vth是平均热运动速度。在室温（300K）下热的速度是对于硅和砷化镓来说大约是107cm/s。20页

9、 1.2.2 To understand 要理解这个扩散过程，让我们先假设一个电子密度在X方向发生偏离。半导体在均匀温度下，因此电子的平均热能没有跟随X发生偏离，只有密度n(x)发生偏离。我们应该考虑在单位时间和空间内通过x=0面的电子数目。因为限定的温度，电子有一个具有热速度v和一个平均自由程l的随机热运动。（注意l=vthr, ro是平均自由时间）电子处于x=-1位置，即在左边的一个平均自由程，具有相同的几率向左或向右运动；在一个平均自由时间内，一半时间就可以运动通过x=0面。21页 1.2.3 In thermal 在热平衡中，pn=n的关系是有效的，如果非平衡载流子被输入到一个半导体中

10、是的，我们就有一个不平衡状态。输入非平衡载流子的过程叫做载流子掺杂。我们可以用包括光激发和正向偏置一个pn结的多种方法掺杂载流子。在光激发的情况下，我们想一个半导体照一束光。如果光中的光子能量大于半导体中的禁带能量，光子会被半导体吸收并且有一个电子空穴对产生，h是普朗克常量，v是光频率。光激发提高了电子和空穴的浓度高于它们的平均值。这些外加的载流子成为非平衡载流子。23页 1.2.4 Whenever 每当这热平衡情况被打破时，在非平衡载流子被射入情况下，恢复平衡的原理是被注射的少数载流子和多数载流子的复合。根据再结合过程的本质，复合过程所释放出的能量可以作为光子或热量发散到晶格。光子散发时的

11、过程叫做辐射性再结合，否则叫做非辐射性再结合。复合现象可以分为直接和间接复合过程。也可叫做带对带复合，在直接能带隙半导体中直接复合占支配地位，譬如砷化镓。在间接能带隙半导体中通过能带隙复合中心的间接复合占优势，也可叫做带对带复合，譬如硅。27页 1.3.1 The mathematics PN结的数学模型简化了结的突变情况，像一个明显的均匀的P掺杂的一边N掺杂在另一边的结。这种模型表现出来的PN结很好；扩散型的结是缓慢变化的（在结的其中一边Nd-Na变化超过一个很大的范围）。结理论的基本观念是研究变化的结，我们能作适当的修正把理论推广到不同的结。在这些讨论中，我们假定一维地流入横截面一致的样品

12、。32页 1.3.2 One useful（正向和反向偏置的P-N结的）一个有用的特征是，当p区相对于n区有一个正向外部偏置电压时，电流能够相当自由地以p区到n区的方向流动（正向偏置和正向电流），反之，当使p区相对于n区是负的时候（反向偏置和反向电流），本质上没有电流流动。这个电流流动的不对称使p-n结型二极管作为整流器时非常有用。作为一个整流的例子，假设一个正弦a-c发生器与一个电阻和一个二极管串联，它只能通过一个方向的电流。由此产生的通过电阻的电流将只反映一般的正弦信号，例如只有正的那半圈的信号。经过整流的正弦波有一个平均值，比方说可以用来给蓄电池充电；另一方面，输入正弦波没有平均值。二极

13、管整流器在电子电路的应用方面有用特别是在“波形整形”方面（利用二极管的非线性来改变随时间变化的信号的形状）。虽然整流是一个重要的应用，但它只是偏置结许多用途的开始。52页 1.4 A PN junction 一个pn结是由N型区域在半导体单晶中分离的p型区域的界面。从一个掺杂值一个完美的突然过渡到另一个时，与在每边均匀掺杂，构成了步骤结。通过一个步骤结所构成的问题的分析是密切相关的，通过一个金属 - 半导体结和半导体表面所构成。离子空间电荷存在于PN结面（冶金接合处），对双方的每单位结面积的相等且相反的变化的两侧，从而形成了双层或偶极层。在一个结的能带图，无论是带边缘可以作为该结构的一个潜在的

14、地图，但它是简洁的和“公允”的来选择费米能级为潜在原点，在这种情况下，中间带隙迹或“内在”潜在称为潜力。一个常数或“层”费米在整个样本的保证均衡水平。在这种条件下，电子漂移正是漂白电子扩散，因为这样做孔漂移和孔扩散。第二章 （微电子专业英语，注：略有不通顺处请自行理顺，made by 241）67页 2.1.1 The essential双极性晶体管的基本结构如图2-1（a）所示。早期器件就具有上面所说的这种的结构。两个紧密间隔开的结是由晶体生长方法产生，和一个“杆”或平行六面体，然后切出锗晶体。导线被连接到结（一个巨大的挑战！），结果是一个BJT（双极性晶体管）。将要简短解释的原因，这些电气

15、端子被赋予名称，分别由左到右，发射极，基极，和集电极。这三个极用三个独特的字母表示（E、B、C），如图2-1（a）所示。图2-1（a）中的阴影区表示一对的NP结的空间电荷区（或耗尽区）。强调这些区域的边界,因为那里的条件假定比在冶金结（其中甚至没有在图中表示）的条件更为重要。69页 2.1.1 The portions of双极结型晶体管的结构如图2-2所示, ,在图的顶部与底部附近也在一定程度上“寄生。”(更常用的定向图的硅表面水平,这些区域将被描述为结构的横向部分)。一个令人好奇的事实是随着技术进步现在已经产生了消除寄生横向区域的结构，因而越来越类似于原来的杆状结构！这些双极性晶体管不是独

16、立的平行六面体，而是由切割成硅晶体平行槽限定，并且随后用绝缘材料填充，如二氧化硅（SiO2）。各个双极性晶体管通过多种方法的方式互连来执行有用的电路功能;其结果是一个集成电路，它在同一个硅晶体上同时集成了超过100000个器件。70页 2.1.2 An input port电路中输入端口或输出端口包含一对端子的。由于BJT是三端子器件，三个端子中的一个允许成为输入和输出的共用的端子，而另外两个端子分别唯一地与每个端口相关联。我们将研究其原因，当选择基极与发射极作为输入端口的集电极，同时集电极和发射极作为输出端口，这个双极性晶体管可以呈现出电流增益和电压增益。这个有用的性能组合为共发射极结构的最

17、广泛使用提供了可能性，术语承认发射极端是共同的输入和输出端口。形容词“接地的发射”有时也被用来形容该连接。74页 2.1.3 The most important二级电流中最重要的一个电流用IB标记，即基集端子电流。它在数量上和主要方式上不同于主要电流，原因在于下述几点：首先，它是NPN器件的多数载流子电流或空穴电流。第二，它横向地从晶体管的基区向活动区域流动。回到图2-2，图中给出了在实际中交叉区域的常见（扩散）晶体管。基区邻接（或“下”）的发射区的部分是有源基区，有时也认为是本征基区（在实际能级应用中不具有掺杂的特点）。在类似结构中，基区的外接端有时特制为非本征情况，这种晶体管的基极接触如

18、是制备（顺便说，基极接触能够并通常制备在发射极的两侧）。第三是来自主要电流的基极电流的差别变得很明显。空穴电流在基区传输了一段相对较长的距离，在所给例子中与电子移动的少于一微米的基区厚度相比，我们认为空穴移动了几十微米。78页 2.1.4 Returning now现在返回到现代晶体管，我们强调的是，IB是非常接近于被注入到发射极的空穴电流。这给我们带来了第二个有效因子，E，这个因子在现代BJT非常重要。It can be defined as 它可以被定义为E(InE / IE) =(Ie - IpE)/IE= I - (IpE / IE) (2-1)式中InE IpE分别代表发射结注入到基

19、区的电子电流和从发射结注入到基区的空穴电流，总的发射结电流必然等于发射端电流IE。在完美发射极中，所有的发射极电流由注入到基区的电子组成。按照这个观点，IpE（注入到发射极区的空穴电流）是一个亏损电流我们有时使用这一描述。The adjective perfect “完美”这个形容词被置于引号之中，是由于“亏损电流”（空穴注入电流）这个术语易被误解为应该消除因子，其实空穴注入电流在控制电流中起到了至关重要的作用，且这也是双极性晶体管工作机理与设计中的重要因素。81页 2.1.5 In the silicon在硅晶体管中我们确实忽略了在宽的作用区域内的两个无源内部电流，也就是基区复合电流和集电极

20、漏电流。这个图2-4中公认的复杂模式可以简化为图2-7中模式。不管如何，仍然存在基区电流的二维模型的组成，这个复杂的模型中如前面所提，可以忽略基区电流与总电流的小的比值。84页 2.1.6 While the当运输模式的整理是有意义的工作时，Gummel-Poon理论较好地符合实际情况。他们所关心的问题：（1）动态模式（2）晶体管的计算机处理分析（3）实际复合特性Setting aside idealized devices, they wanted their model to deal with such items as emitter crowding, the Early effec

21、t, the Sah-Noyce-Shockley effect (space-charge- region recombination), the Webster-Rittner effect, and the Kirk effect.假定一个理想的器件，他们要用这个模型解决如发射极集聚，早期效应，Sah-Noyce-Shockley效应（空间电荷区复合），Webster-Rittner效应，和Kirk效应。86页 2.1.7 The emitter, base1. The emitter, base, and collector regions individually are unifo

22、rmly doped. This requires that the junctions be step junctions.发射、基极和集电极区分别是均匀掺杂，而且需要PN结都是突变结；2. In the base and collector regions the doping is extrinsic but nondegenerate.在基极和集电极取掺杂是非本征且非简并的3. If the emitter-region doping is degenerate, the region can nonetheless be described by the conventional s

23、emiconductor equations by employing empirically adjusted values of quantities such as diffusivity and intrinsic density. 如果发射区掺杂是简并，掺杂区域不管怎样可通过应用经验修正数量值（如扩散和本征密度）的常规半导体公式来描述；4. In the base and collector regions, carrier lifetime is high.在基区和集电区，载流子寿命较高；5. Injected-carrier current densities are small

24、.注入载流子电流密度较小；6. The I-V characteristic of each junction is of the form每个PN结的I-V特性有下面的公式来定I = -IKOexp（-qVNP /k T）-1Where IKO is a constant and is valid for that junction in the presence of the opposite junction when the opposite junction is open-circuited. (Gummel and Poon chose to employ a short-cir

25、cuited condition on the opposite junction , which requires a different coefficient in the equation for the junction I-V characteristic)式中IKO是一个常数而且当反向结是开路时在反向结存在的情况下是有效的。（Gummel 和 Poon选择应用一个在反向结上短电流的情况，而此时对PN结I-V曲线特性而言需要的是不同的系数）7. The positional dependence of the junction boundaries upon bias voltag

26、e may be neglected. 在偏置电压的PN结边界的位置系数可以忽略。8. Breakdown phenomena may be neglected.中断现象是可以忽略的；9. The problem is one-dimensional. 所有问题是一维的； 10. The ohmic contacts are ideal and of the high-recombination-velocity variety.欧姆接触是标准的并且是高复合速度变化的；11. The emitter and collector regions are thick, or extensive i

27、n the x direction, relative to their respective minority-carrier diffusion lengths.发射区和集电区较厚，或沿X方向扩展，并与它们各自少数载流子扩散长度相对应；12. The current gains F and R are independent of current and voltage.电流系数F 、R与电压和电流无关。89页 2.2.1 There are 有几个场效应管的系列中，每个有许多成员，并且在每个家庭有详细的如何与沟道控制电压相互作用的差异。然而，所有的FET的也有类似的增益特性，属性实质上不

28、如通过一个宽电流范围内那些BJT的。但是，我们应该很快提高重视，各系列有相互抵消的特点。在一个案例中，MOSFET的是，这些优势的总和是如此明显的MOSFET是当今世界占主导地位的固态器件。93页 2.2.2 A still还有一个提前FET技术中采用异质结创造了一系列量子阱或超晶格，描述了一组不同的能隙的半导体晶体，通常包括二元和三元化合物半导体的非常薄，平行层的条款。层的厚度必须明显小于德布罗意波长更小，并且典型地达到几十埃。 （一最高级也可通过掺杂变化来创建，并且甚至通过光或声波！）95页 2.2.3 It is evident很明显在图2-8的MOSFET具有双侧对称。也就是说，信道载

29、波，可以向流在任一方向，取决于偏压极性。这种对称性是在一定的MOSFET应用中很重要的。根据其中一个供给载波的信道和哪一个接收来自它的载体的两个频道的终端已被命名。这两个术语是源极和漏极，分别与它显然偏压极性确定哪个是哪个。这个选择术语的已进行过的JFET，被做了那里，为下标目的提供独特的初始字母。（物理学家的经典青睐术语源和宿显然相对于这个要求缺憾。）概括地说，对于N个所考虑声道装置中，所述比较积极的两个频道的端子是漏极，另一种是在源。98页 2.2.4 Although the虽然在D型MOSFET的沟道区是比E型器件的反转层通道厚一点，对D型MOSFET通道仍然有资格作为“近二维”，并作

30、为其结果，对D-mode MOSFET也非常接近平方律设备。其基本上抛物线电流 - 电压传输特性的样子，对于E模式设备，但被翻译沿着VGS轴线向左，如可他在图2-10（a）可知。因此，D模式器件有两种结构确定的电常数：有特征电流IDSS，当输出电流达到饱和时，VGS=0。然后还有价值VGS= VP时所需的“夹断”通道完全，使得没有电流可以流动。在这些条件下，由栅极电压产生的耗尽层已向下移动到触摸PN结的，从源极到漏极一路;如作为结果，信道被完全耗尽载波。伴随在图2-10（a）该传递特性的输出特性示于图2-10（b）中。仅曲线的参数标记从E模式特性区分它们。102页 2.2.5 The part

31、ial偏导数具有电导的尺寸，并具有“跨越”式或反式的属性，以重复的，因为它描述了一个结果，在通过变更在输入口产生的输出端口。跨导展示在饱和区是特别重要的，并且当然是比所述弯曲制度简单的。gm = 2k(VGS - VT) (2-11)Experimental data confirms this simple linear relationship, once again drawing data from P-channel devices of the early 1960s. 实验数据证实，从20世纪60年代早期的P沟道器件这种简单的线性关系，再次绘制数据。104页 2.2.6 Ther

32、e are有三个主要的SPICE MOSFET模型，确定为水平升，2，和3级1采用第2,2,1的初步分析中，用经验性的调整。最重要的修正是应用于当前表达式带来当前饱和电流转换成同余与实验，更准确的分析系数。这种调整的结果示于图中，其中，基本的模型被带到与离子电荷模型相吻合。112页 2.3.2 In steady state在稳定状态下，受激发射率（即，每单位时间受激发转换的数量）和自发发射率必须由吸收速率进行平衡，以保持人口的n1和n2常数。受激发射率正比于光子能量场密度（h12），这是在每吨单位频率单位体积的辐射场的总能量。因此，受激发射率可以写为B21n2（h12），其中，n2是电子的，

33、在上层的数量和B2是比例常数。所述自发发射速率正比只对上层的人口和可写为A21n2，其中A21是一个常数。吸收率成比例，在下部杆和to（h12）电子种群;这种速率可以写成B21n2（h12），其中B12是一个比例常数。因此，我们必须在稳定状态。114页 2.3.3 Assume that假定半导体从与比例：hv更大和0的光子通量（以每秒每平方厘米的光子的单位）的光源照亮。作为光子通量穿过半导体，所吸收的光子的部分是与通量成比例的强度。因此，光子数的增量距离内吸收x被赋予了(x)x，其中是定义为吸收系数比例常数。116页 2.4 The area that以最重要的方式进入固定电流密度的区域是发

34、射极结区AE。常用的BJT有AE值幅度不等，通过约八订单。另一方面，最关键的厚度尺寸，基底厚度的xB，在只有一个位超过10倍的普通设备的范围内。The primary one-dimensional 主要的包含在发射极和集电极区的多数载流子的一维电流通过BJT通常表现出的电流密度而变化仅由这些百分之几，从发射体到集电极体。与此相反，这些载流子的密度，典型地改变由十亿或更多个在此相同的空间间隔的一个因素。133页 2.4 There are several 有几个简单和有用的等效电路模型的MOS电容器，这取决于操作的机制。在堆积中，氧化物电容就足够了。伴随着温和的减弱，氧化物电容和耗尽电容这两个

35、电容是串联的。和当前的反转层一起，作为用于“馈送”载体到它的结构中，一个反型层电容必须被添加到以前的模型，在与耗尽电容并联。利用加重的反转，我们恢复了单独的氧化电容。第三章（微电子专业英语，注：略有不通顺处请自行理顺，made by 241）140页 3.2 There are basically基本上有两种方法用于晶体生长从所述熔体（即，材料以液体形式）：切克劳斯基工艺和布里奇曼法。所述硅晶体为半导体工业的相当大百分比(约百分之90)的制备由Csochralski技术;几乎所有的用于制造集成电路的硅的制备是通过该技术。大多数砷化镓，另一方面，是由布里奇曼法生长。所述Ccochralski技术

36、用于大直径砷化镓的生长变得越来越流行。141页 3.2.1 The starting对于硅中的起始原料是沙子的相对纯的形式（二氧化硅）称为石英岩。这被放置在与各种形式的碳（煤，焦炭，和木片）一个熔炉。而一些反应发生在炉中，全部反应为(请照抄下面方程式，记住这句话不要抄)。144页 3.2.2 The Czochralski 用于硅晶体生长的切克劳斯基技术使用的装置称为拉出器，如图3-1所示. 该拉出器具有三个主要部分组成：1，炉子，它包括一个石英坩埚，石墨基座，一旋转机构（顺时针为示出），一个加热元件和一个电源;2，一个晶体牵引机构，其包括种子保持器和一个旋转机构（逆时针）和3，一个环境控制，

37、它包括一个气体源（例如氩气），流量，控制和排气系统。此外，拔出器具有总体微处理器为基础的控制系统，以控制工艺参数，如温度，晶体直径，拉率，和旋转速度，以及以允许编程处理步骤。也有各种传感器和反馈回路允许控制系统来自动响应，从而减少操作员的干预。145页 3.3 An additional一个额外的可逆反应正在发生连同3-4等式给出的。作为一个结果，如果四氯化硅的浓度过高时，蚀刻而不是硅将发生的生长。示出四氯化硅在reation的气体中的浓度的影响，其中的摩尔分式被定义为一个给定的物种的分子总数的分子数的定量。注意，最初的生长速率线性增加与四氯化硅的浓度的增加. 四氯化硅的浓度增加时，最大生长速

38、率为止。除此之外，生长速率开始下降，并最终蚀刻会发生硅。硅通常是处在低浓度区。149页 3.4.1 The silicon-silicon 硅 - 二氧化硅界面在氧化过程中移动到硅。这创建了一个新鲜的接口区域，就原硅上的氧化物表面结束了表面污染。密度和硅和二氧化硅的分子量用在下面的例子表明，厚度X的氧化物生长消耗硅层0.44x厚。150页 3.4.2 A low-pressure 600和650摄氏度之间操作的低压反应器用于通过根据以下的反应热解硅烷沉积多晶硅。两种最常见的低压工艺，一是工作在0.2至1.0乇的压力下用100的硅烷；而其它方法涉及在20到30的硅烷在氮气中相同的总压的稀释的混合

39、物。这两个过程可以存入多晶硅数百晶圆每次运行具有良好的均匀性（即在5以内的厚度）。152页 3.5 Both diffusion 扩散和离子注入被用于制造分立器件和集成电路，因为这些过程一般相得益彰。例如，扩散在用于形成深结（例如，正桶中的CMOS），而离子注入用于形成浅结（例如，MOSFET的源/漏结）。在本章中，我们考虑的基本理论分析，并使用这两种掺杂方法的实验结果。154页 3.5.1 The basic 杂质原子的基本扩散过程类似于在第1.2节中讨论的电荷载体（电子和空穴）。相应地，我们定义一个磁通量F之类的杂质原子通过一个单位面积中的一个单位时间而C作为每单位体积的掺杂剂浓度传递的数

40、量。其中我们已被取代的C为载流子浓度和比例常数，D是扩散系数或扩散。扩散过程的基本动力写为浓度梯度DC / DX。磁通正比于浓度梯度，以及掺杂原子会移动（扩散）的距离的高浓度区向低浓度区域。157页 3.5.2 Recently, 最近，短时间退火工艺已被使用各种能量源的具有广泛的次研究，0.000000001-100s所有短的标准相比，炉内退火。电子束退火用硼（.）和电子束退火和原始植入炉退火在950摄氏度维持30分钟之后进行以18W/ cm 2的功率密度持续8秒。结果表明，电子束退火可以充分激活掺杂物以最小的再分配，而炉内退火基本上拓宽了轮廓。158页 3.6 As we have 正如我

41、们所讨论的，大多数集成电路曝光通行费是采用紫外线的光学系统。光学曝光工具能够每小时50至100的晶片。电子束光刻，主要是用来产生光掩模;相对较少的专用于直接晶片曝光（即，暴露的由无掩模聚焦电子束直接抗蚀剂）。由于电子背散射电子束曝光系统被限制在约0.5微米与0.2um登记实际最小特征长度。X射线光刻，具有0.5微米或更好的分辨率和0.5微米登记。然而，它需要一个复杂的掩模，并且还没有使用的体积，以产生集成电路。离子束光刻技术，提供达到兴奋剂的能力和非常高的分辨率（10纳米），这种方法还处于初步发展阶段。159页 3.6.2 For IC. 对于IC制造，很多掩模包含其中。然而，这是没有必要使用

42、相同的光刻方法可以采取的每个光刻工艺的独特功能的优势，以提高分辨率和以最大化吞吐量。例如，一个5：1可用于步 - 和 - 重复或电子束方法最关键的掩模的水平，而1：1的扫描投影可用于其他级别。160页 3.7 Wet chemical. 湿化学蚀刻被广泛用于半导体加工。从锯半导体晶片开始，化学蚀刻剂被用于研磨和抛光，得到光学平坦，无损伤的表面。之前的热氧化或外延生长，在半导体晶片化学清洁洗涤以除去污染而导致的移交和存储。对于许多分立器件和相对大尺寸（ =3um）的集成电路，化学蚀刻被用于描绘的图案，并在绝缘材料中打开窗。用于湿法化学蚀刻的机理包括三个基本步骤：（1）反应物被输送（例如，通过扩散

43、）。既搅拌和蚀刻剂溶液将影响每个速率的温度。在集成电路的处理中，大多数湿化学蚀刻在溶剂中或通过转化的材料进入其随后溶解于蚀刻介质的可溶性化合物在席的材料的溶解。161页 3.7.1 For semiconductor. 对于半导体材料，湿法化学蚀刻通常通过氧化进行，接着是氧化物通过化学反应的溶解。对于硅，最常用的腐蚀剂是硝酸和在水中的氢氟酸或乙酸的混合物。该反应是通过从它的初始氧化态促进硅在一定较高氧化态的一些较高氧化态发起和由下式给出（3-13式）。162页 3.7.2 some etchants. 一些蚀刻剂溶解的半导体以外的平面快得多的一个给定的晶面;这导致取向依赖性蚀刻。在金刚石和zi

44、ncblend晶格的（111）平面更紧密填充比（100）面; 因此，蚀刻速率预期为慢的（111）平面。常用的取向依赖性蚀刻硅由KOH在水和异丙醇的混合物中的。每个速率是0.6微米/分钟为（100）面，0.1微米/分钟为（110）面，且仅0.006微米/分钟为（111）平面以约80;因此，对于（100），（110），和（111）平面，蚀刻速率的比值是100：16：1。164页 3.8 In pattern. 在图案转印操作中，抗蚀剂图案通过光刻工艺限定，作为其底层的蚀刻的掩模。大多数层的材料（例如，二氧化硅，氮化硅，并沉积金属）是无定形的或多晶的薄膜。如果它们被蚀刻在湿化学蚀刻剂中，蚀刻速率一般

45、各向同性（即，横向和纵向的蚀刻速率是相同的）。设Hf是该层材料的厚度和l作为蚀刻抗蚀剂掩模下方的横向距离。我们可以通过下（3-18方程）来定义各向异性程度。其中，t是时间，v1和Vv分别是横向和纵向的蚀刻速率。各向同性蚀刻，V1= Vv和Af =0 。165页 3.8.1 A plasma. 等离子体是离子，电子和中子组成的完全或部分电离的气体。等离子体时产生的电场的足够幅度被施加到气体，使气体分解，成为离子化。等离子体是由被一些装置释放，如从一个负偏压电极的场发射自由电子启动。自由电子从电场获得动能。在通过气体的行进的过程中，电子与气体分子碰撞而失去能量。在碰撞传递的能量使气体分子被离子化（

46、例如，以自由电子）。被释放的电子获得动能从场，并且该过程继续进行。因此，当所施加的电压小于击穿电势大的情况的持续的血浆被形成在整个反应室中。167页 3.9 microwave,. 微波，光子和功率应用通常采用分立器件。例如，光学雪崩二极管用作微波发生器，一个注入式激光器作为光源，和一个晶闸管作为高功率开关。然而，大多数的电子系统是建立在集成电路，这是一个集成在两个活性（例如，晶体管）和无源器件（例如，电阻器和电容器），形成在和一个单晶半导体衬底内并通过一金属化图案互连在本章中，我们结合前面章节描述制造有源和无源器件在IC的基本过程。因为IC的关键元件是晶体管，具体的处理顺序的开发，以优化其性

47、能。我们将考虑与三极管家庭相关的三大IC技术：双极型晶体管，金属-氧化物半导体场效应晶体管和金属-半导体接触势垒场效应晶体管。172页 3.9.1 A p-n junction. pn结有时用作集成电路中的电容器。详细的制造方法将在第3.9.2节被认为是，因为这种结构形成了一个双极型晶体管的一部分。作为电容器，该装置通常是反向偏压的，也就是说，在p区域是反向偏置相对于该n +区。电容不是恒定的，而是变化为（一个式子），其中Vr为所施加的电压和Vbi是内置的潜力。串联电阻比MOS电容器的高得多，因为在p区域具有更高的电阻率比该P +区域。173页 3.9.2 For an n-p-n. 对于一个

48、NPN双极晶体管中，起始材料是p型轻掺杂（10. /立方厘米），或取向，抛光硅晶片。因为结在半导体内部形成的晶体取向的选择不是关键，作为MOS器件。第一步骤是要形成一个掩埋层。这一层的主要目的是尽量减少集电体的串联电阻。厚氧化物（0.51微米）的热生长在晶片上，并且一窗口中的氧化物打开。低能砷离子的精确控制的量（30千电子伏，10.平方厘米）被注入到窗口区域以用作预淀积（图3-9a）。接下来，在高温（1100摄氏度）驱入步骤形成的n +掩埋层，其具有20欧姆/每方块电阻的典型的薄层电阻。174页 3.9.2 The second. 第二步是沉积的n型外延层。该氧化物被去除，晶片被放置在外延反应

49、器中进行外延生长。厚度和外延层的掺杂浓度由最终使用设备的决定。模拟电路（与用于扩增它们的更高的电压）需要更厚的层（10微米）和较低的掺杂（500./立方厘米），而数字电路（具有用于切换其较低的电压）需要较薄的层（3微米）和较高掺杂（200. /立方厘米）。图3-9示出了该装置的外延工艺后的剖面图。注意，存在从埋层到外延层部分向外扩散。最大限度地减少外扩散，低温外延过程应该被采用。和低扩散率的杂质应掩埋层（例如，砷）中被使用。174页 3.9.2 The third. 第三步是形成横向氧化物隔离区域。一个薄氧化物垫（约50纳米）热生长所述外延层上，随后是硅氮化物沉积（100nm）的。如果氮化物被

50、直接沉积到硅上而不借助薄氧化物垫，氮化物可以在随后的高温步骤造成损害的硅表面。接下来，在氮化物 - 氧化物层和一半左右的外延层的使用的光致抗蚀剂作为掩模（图3-9c和3-9d）蚀刻。硼离子，然后注入到暴露的硅区（图3-9d）181页 3.9.3 For NMOS. 对于NMOS加工中，起始材料是p型轻掺杂（100. /厘米3），取向，抛光硅晶片。取向是优选的过，因为它有一个界面陷阱密度大约是的十分之一。第一步是形成氧化物隔离区。对于此步骤的处理顺序是相似的双极晶体管。薄氧化垫（约50纳米）的热生长，接着是氮化硅（约10 纳米）的沉积。有源器件区域由光致抗蚀剂掩模界定，和硼沟道截断环层随后不被光

51、致抗蚀剂掩模盖起来，随后通过蚀刻除去。剥离光致抗蚀剂后，晶片被放置在氧化炉中的氧化（称为场氧化物），其中被除去的氮化物层生长，并且在硼注入来驱动。场氧化物的厚度通常为0.5至1微米。182页 3.9.3 The second. 第二步骤是将栅极氧化物生长，以调整阈值电压。该复合氮化物 - 氧化物层上方的有源器件区域被移除，和薄栅极氧化物层（几百angstorms）生长。为增强型n沟道器件，硼离子被注入在沟道区，以增加的阈值电压为预定值（例如，+0.5V）。对于一个耗尽型n沟道器件，砷离子被注入在沟道区以降低阈值电压（例如，-0.5V）。182页 3.9.3 The third. 第三步骤是要形

52、成栅。多晶硅层被淀积和在很大程度上受扩散或磷的注入掺杂到2030欧姆/每方块电阻的典型的薄层电阻。这种阻力是足够用MOSFET栅极长度超过3um大。对于较小的设备，难熔金属（例如，钼）或多晶硅硅化物（即，金属硅化物和多晶硅的复合层）可以用作栅极的材料，以减小薄层电阻至约1欧姆/每方块电阻。182页 3.9.3 The fourth. 第四步是形成源极和栅极。当栅极形成图案以后，它可作为砷注入的掩模板（30KeV1016cm-2）来形成源极和栅极，其具有相对于栅极的自对准性。在这一阶段，栅极的重叠是由于离子注入的横向离散作用（对于30KeV的砷，R只有5纳米）。假若使用低温工艺下一步中使横向扩散

53、最小，这些寄生在栅-漏极和源-漏极的耦合电容比栅极沟道中的电容要小得多。182页 3.9.3 The last. 最后一个步骤是金属化。掺磷的氧化物（磷玻璃）沉积在整个晶片上在加热晶片得到光滑表面形貌之后。接触窗口在磷玻璃上定义和刻蚀。一层金属层，比如说铝，然后被沉积和形成图案。一个完成好的MOSFET的横截面由3-12（c）所示，其对应的顶部视图由图3-12（d）显示。栅极接触一般做在有源器件的外面区域防止对薄膜的栅极氧化层的可能的伤害192页 3.10.1 Another intrinsic. 另一本征器件的限制是栅极氧化物的厚度。当栅极氧化物被缩放低于5nm时，有使电子将穿过栅氧化物通过

54、量子力学隧穿过程的有限概率。对于器件正常工作，该隧道电流要小。因此，隧道效应设置为栅氧化物至大约5nm的厚度的基本下限。193页 3.10.2 The electromigration. 电迁移问题变得更糟，因为最小的器件尺寸变小。从一个MOSFET的电流变化为（1/ L）n，其中L是信道长度，n是零和1之间根据载体的速度变化与电场。如果一个导电通道的厚度保持不变，它的面积变化为L，所以电流密度变化为（1/ L）（N + 1）。一个典型的1um的MOSFET栅极可以输出1毫安，使得1um的正方形线将携带10000nm/平方厘米，这是接近电迁移极限。这当然可以通过使导体更宽，减小电路的填充密度来

55、规避。195页 3.10.3 Ultimate device. 最终设备的限制。如果有新的器件结构是允许的，几个基本原因可能会限制最小尺寸约100（A圈）。之一是，该尺寸对应于掺杂原子之间的间隔处的简并性极限（10. /立方厘米-对于硅）的。另一个是，我们由任何可以想象到的光刻装置以限定线能力由基本颗粒散射的考虑限制在10nm左右。当然，设备的几何形状和离子剂量的变化统计考虑将禁止超过此点的任何减少。第四章 （微电子专业英语，注：略有不通顺处请自行理顺，made by 241）199页 4.1 It was.有人建议在这一章介绍设计自动化在处理复杂性急剧增加的现代集成电路上起了重大的作用。设计

56、一个数百万晶体管电路，并确保其正常运行时的第一个硅片回报是一项艰巨的，如果没有电脑辅助设备和完善的设计方法的帮助，几乎是不可能的任务。在一般情况下，提供给设计者的广泛的工具可以被细分成若干全球类。l分析和验证的工具检查电路的行为，并帮助确定该响应是规范范围内。l实施和综合的方法帮助设计人员产生和优化电路原理图和布局。l可测试性技术提供的设计方法和CAD工具的组合来验证制造的设计的功能。200页 4.2 The primary.相对于设计自动化设计师的主要预期是准确、快速的分析工具的可用性。第一计算机辅助设计（CAD）工具得到广泛认可是SPICE电路仿真器，这无疑是目前最利用计算机辅助数字电路N

57、agel75。不幸的是，电路仿真考虑到所有的特殊性设计和半导体器件的二阶效应，往往是设计复杂的电路，而且往往是耗时的。当设计复杂的电路时，它正迅速成为不实用的，除非有人愿意花数天电脑的时间。设计者可以通过放弃建模精度和求助于更高代表性水平来处理复杂性问题。提供给设计师不同的抽象层次的讨论及其对仿真精度的影响是本节的话题。202页 4.2.1 In the course.在本章的过程中，我们使用的电路仿真广泛地说明了数字电路的基本概念，并以此验证我们的手动挡车型。在每章末尾的作业也严重依赖于电路模拟。因此，你应该对这种详细程度的模拟、分析的功能和特点很熟悉了。电路仿真的一些重要属性值得总结。l当分析使用电路模拟器的数字网络，所得到的电压和电流信号被表示为连续的波形。l在瞬态分析中，时间似乎是连续可变的，并且对于所有的实际目的，可以被认为是这样的。在现实中，在数字计算机上执行的仿真计算结果仅有限数量的时间点和通过内插获得的中间数据点。203页 4.2.1 Substantial effort. 随着时间的推移大量的努力已投入到用一般性的费用来减少计算时间。考虑一个MOS数字电路。由于MOS栅极的优异隔离性能，通常可以将电路划分成一些具有有限的交互部分。一种可能的方