14091平时作业参考答案第一次作业1、什么是摩尔定律？摩尔定律对集成电路的发展有和意义？2、为什么绝大多数的集成电路都采用了Si半导体？答：目前，95%以上的集成电路都采用了Si半导体，其原因是：①Si元素占地壳重量的20%-25%，制备Si单晶的石英岩（主要成分是SiO）分布广,开采成本低；②Si单晶的直径在所有半导体晶体最大，目前已达16英吋（400mm）,且按照摩尔定律每3年增加1英吋，这大大降低了芯片的成本；③Si的氧化物SiO2性能稳定，在集成电路制造工艺中有各种用途，例如，掩蔽膜、钝化膜、介质隔离、绝缘介质（多层布线）、绝缘栅、MOS电容的介质材料等；④Si半导体材料的另一形态多晶硅（ Poly-Si）在集成电路工艺中也有许多用途，例如，栅极（可实现源漏自对准工艺）、杂质扩散源、局部互连线（比铝布线灵活）等；3、写出2012年全球10大著名的Foundry（代工）企业的排名、相关业务及营业额等。

答：IC Inghts 2010年全球前十大晶圆代工排名出炉，台积电继续稳居第一，联电依然排行第二，合并特许半导体后的全球晶圆（Globalfoundries）挤入第三，但营收与联电才差4亿多美元，三星屈居第十。

IC Insights指出，三星多年以来一直希望成为晶圆代工领域的重要企业，虽然去年获得了苹果、高通和赛灵思等重要客户，仍仅位居全球第十大晶圆代工厂。

但三星今年有新的晶圆厂计划，近期还传出三星将跨入模拟晶圆代工，未来三星排名仍有机会攀升。

Top1 台积电，收入133.07亿美元，同比增长48%台湾集成电路制造股份有限公司 (LSE：TMSD)，简称台积电或台积，英文简写“TSMC”，为世界上最大的独立半导体晶圆代工企业，与联华电子并称“晶圆双雄”。

本部以及主要营业皆设于台湾新竹市新竹科学工业园区。

台积公司目前总产能已达全年430万片晶圆，其营收约占全球晶圆代工市场的百分之六十。

Top2 台联电，收入 39.65亿美元，同比增长41%UMC---联华电子公司，简称台联电。

是世界著名的半导体承包制造商。

该公司利用先进的工艺技术专为主要的半导体应用方案生产各种集成电路（IC）。

联华电子拥有先进的承包生产技术，可以支持先进的片上系统（SOC）设计，其中包括 0.13 微米 (micron)铜互连、嵌入式 DRAM、以及混合信号/RFCMOS。

Top3 Globalfoundries，收入35.1亿美元，同比增长219%GlobalFoundries是从美国AMD公司分拆出的半导体晶圆代工公司，成立于2009年3月2日，母公司分别为AMD及阿布达比的Advanced Technology Investment Company（ATIC），其中ATIC占公司股权65.8%，两公司均享有均等投票权。

2010年1月13日，GlobalFoundries收购了新加坡特许半导体。

公司除会生产AMD产品外，也会为其它公司（如ARM、Broadcom、NVIDIA、高通公司、意法半导体、德州仪器等）担当晶圆代工。

现时投产中的晶圆厂为德国德累斯顿的一厂（Fab 1，即原AMD的Fab 36和Fab 38），而位于美国纽约州的二厂于2009年7月24日动工，预计于2012年投产。

Top4 中芯国际，收入15.55亿美元，同比增长45%成立于2000年，总部位于中国上海，是世界领先的集成电路芯片代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业。

主要业务是根据客户本身或第三者的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。

公司的创立者为曾在台湾积体电路制造公司工作过的张汝京。

目前公司的绝大多数高管为台湾籍。

Top5 TowerJazz，收入5.10亿美元，同比增长70%Tower公司是独立代工服务商，为其他半导体公司提供IC设计、生产及其他服务。

公司1993年从NS收购了以色列MigdalHaemek附近的工厂，开始从事代工服务。

为了扩充在专业晶圆代工领域的能力，以色列Tower Semiconductor 宣布收购美国同业Jazz Technologies。

根据双方协议，Tower将收购全数Jazz 的已发行股票，总价约4,000万美元。

此次交易的总金额(包括债务)，约为1.69亿美元。

Tower和Jazz宣称双方可在技术上实现互补；两家公司将把Tower的CMOS影像传感器、非挥发性内存、射频CMOS等技术，与Jazz的混合讯号电路、电源管理和射频等技术相结合。

Tower亦将因此扩充其晶圆厂产能规模，该公司的厂房位于以色列，Jazz则在美国加州Newport Beach拥有一座晶圆厂，并与多家中国晶圆代工业者拥有产能合作协议。

两家公司结合之后，将拥有每年生产75万片8吋晶圆的总产能。

Top6 Vanguard，收入5.08亿美元，同比增长33%世界先进集成电路股份有限公司（简称「世界先进」）Vanguard在新竹科学园区成立于1994年，是亚微米计划台湾地区工业研究院赞助的一项芯片项目的副产品。

最初Vanguard的投资人包括TSMC和其他13家公司。

Vanguard成立之初的主要重心在DRAM的生产和研发。

在2000年，公司宣布其从DRAM制造商向代工服务提供商转移的计划。

他提供8英寸工厂中的专业工艺，包括：0.18um 逻辑、混合信号、模拟、高电压、嵌入式存储器和其他工艺。

世界先进目前拥有两座八吋晶圆厂，平均每月约产出110,000片晶圆。

Top7 Dongbu，收入4.95亿美元，同比增长25%韩国最大的纯晶圆代工厂Dongbu Electronics。

Top8 IBM，收入4.30亿美元，同比增长28%Top9 MagnaChip，收入4.20亿美元，同比增长 60%总部位于韩国的MagnaChip半导体(MagnaChip Semiconductor)公司，它作为设计并制造模拟及混合信号半导体产品的领先企业，基于累积30年的技术和约7,000个IP投资组合，以及工程和制造的专业技术，已拥有各种模拟及混合信号半导体技术。

MagnaChip生产平板电视、电脑及手机所使用的半导体。

该公司此前曾于2007年申请公开上市，并希望筹资至多5.75亿美元。

但由于经济危机的爆发，该公司被迫于2009年1月取消了这一计划，并于同年6月申请破产保护。

2009年11月，该公司走出了破产保护。

随着消费电子产品需求的恢复，MagnaChip正重新试图公开上市。

该公司计划在中国等“高增长”的市场进行拓展。

2004年10月，MagnaChip被私人股权公司Citigroup Venture Capital、Francisco Partners与CVC Asia Pacific从海力士半导体公司(Hynix Semiconductor)手中收购，自那以后，该公司一直未能实现年度盈利。

在破产重组期间，MagnaChip的所有权发生变化，Avenue Capital目前拥有其大约70%的股份。

2010财年第一季，MagnaChip净盈利3110万美元，营收1.80亿美元。

Top10 三星，收入4亿美元，同比增长38%。

在此之后则是SSMC（新加坡，Systems on Silicon Manufacturing Company）, X-Fab（欧洲德国，X-FAB Semiconductor Foundries AG）,华虹NEC(中国上海，收入2.95 亿美元，同比增长23%)，TI（美国德州仪器），和Grace (宏力，中国上海，收入2.60亿美元，同比增长44%)。

第二次作业4. 证明硅热氧化时，生成厚度为z ox 的二氧化硅膜，约需消耗0.45z ox 厚的硅层（二氧化硅的密度为2.24g/cm3；硅的密度为2.33g/cm 3）。

5. 某npn 硅晶体管在1200℃下进行基区氧化，氧化过程为：15min 干氧加45min 湿氧（T H2O =95 ℃）再加15min 干氧，试求所生成的氧化层厚度。

解：1）第一次是干氧氧化，T=1200℃,查表得()m A μ04.01=，()1241m in 105.7--⨯=m B μ，()m in 62.11=τ。

根据氧化公式， ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=14/121211111B A t A x τ则第一次干氧氧化层厚度为，()nm x 4.931=；2）第二次是湿氧氧化，T=1200℃，查表得()m A μ05.02=，()1222m in 102.1--⨯=m B μ。

根据氧化公式，第一次干氧氧化所对应的时间常数为()min 12.1212212=+=B x A x τ故，第二次湿氧氧化后氧化层的厚度为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=14/122222222B A t A x τ，()nm x 3.7192=；3）第三次又是干氧氧化，T=1200℃，()m A μ04.01=，()1241m in 105.7--⨯=m B μ。

同理，第二次氧化后的氧化层厚度所对应的时间常数为()min 22.728121223=+=B x A x τ，故，根据氧化公式，第三次干氧氧化后氧化层的厚度为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=14/121213313B A t A x τ，()nm x 87.7263=。

答：最终的氧化层厚度为726.87nm （0.727μm ）。

第三次作业6.现有若干硅片，分别用干氧、湿氧（T H2O =95℃）和水汽进行氧化，氧化温度为1200 ℃。

如果它们所要求的氧化层厚度是50nm ，试求它们各自需要的氧化时间（精确到分）。

答：根据012A x ⎫⎪=⎪⎭，可得 t+t *=( Z ox 2+ A ·Z ox )/ B ，或222114OX Z A t t B A *⎡⎤⎛⎫+=+-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦。

①干氧，T=1200℃，A=0.04(μm)，B=7.5×10-4(μm 2·min -1)，t *=1.62根据上述公式，可得t 1+t *=6min ，故，干氧氧化时间t 1=6-1.62=4.38min 。

②湿氧，T=1200℃，T H2O =95℃，A=0.05(μm)，B=1.2×10-2(μm 2·min -1)，t *=0根据上述公式，可得t 2+t *=0.42min ，故湿氧氧化时间t 2=0.42-0=0.42min 。

③水汽，T=1200℃，A=0.017(μm)，B=1.457×10-2(μm 2·min -1)，t *=0 根据上述公式，可得t 3+t *=0.23min ，故、水汽氧化时间t 3=0.23-0=0.23min 。