微系统封装基础作业

带宽传输。

11. CMOS中栅（gate）的功能是什么？为什么要求它要具有高的k值？以前用什么材

料来做栅？现在用什么材料？

答：功能：在栅上加栅电压可以控制跨导的大小，从而控制通过电路的电流。

高的k值：具有良好的绝缘性能，防止电路中的电流泄漏问题。特别是当电路越做越小时，泄漏电流可能越来越大，就需要更高K的材料来解决漏电流问题。

以前用做多晶硅栅极，现在用金属做栅极。栅介质也将以高K材料代替二氧化硅 12. 什么是三五族化合物（III-V compounds）？与硅相比它的传输速度更快，这是为

什么？

答：所谓III-V族化合物，是元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，主要包括镓化砷（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓等。

由于五价原子比三价原子具有更高的阴电性，因此有少许离子键成份。正因为如此，

III-V族材料置于电场中，晶格容易被极化，离子位移有助于介电系数的增加。GaAs材料的n型半导体中，电子移动率((mn～8500)远大于Si的电子移动率((mn～1450)，因此运动速度快，在高速数字集成电路上的应用，比Si半导体优越。 13. 为什么集成度提高以后，系统的可靠性会急剧增高？ 答：

集成度的提高体现在：芯片面积增大、器件尺寸缩小、集成效率的提高。集成

度提高，相对于分立元件可靠性高是因为电路失效的主要根源是焊接点的失效。集成电路内部用铝线连接，需要焊接到外部的引线数与器件的总数之比随集成度的提高而急剧减小。

14. 描述系统集成封装的6个功能。系统集成封装跟Moore than Moore有什么区别？ 答：

DFX（设计），系统测试，功率分布，信号分布，散热，封装保护。

系统集成封装追求的是制程技术往下一代延伸。

Moore than Moore的理念就是要超摩尔定律，在摩尔定律以外进行反向思考，尤其是成熟的主流制程能不能带给IC设计者更多附加价值，而非一味地追求先进制程的技术微缩。

15. “超摩尔定律”的做法通常会让非数字功能（例如：射频通信、电源控制、被动组件、

传感器、驱动器）从系统板级转变到特定的系统级封装（SiP）或系统级芯片（SoC）的潜在解决方案，并最后进入叠层芯片系统芯片（Stacked Chip SOC，SCS）。为什么高性能半导体（high performance semiconductor）需要用low loss材料？（提示：low loss材料具有较低的tan δ值）low loss材料会在上GHz的场合下应用，其原因是？ 描述下什么是3G 和4G。

答：因为low loss材料具有较低的tan δ值，而tan δ值越小说明能量损耗越低，内生热越不明显。

频率越高，损耗越大，而用low loss材料可以有效降低能量损耗。

3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节／每秒）、384kbps（千字节／每秒）以及144kbps的传输速度。

4G是第四代移动通信技术。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带

ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。 16. “Laser”的含义是什么？

答：激光英文全名为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。 于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光。

17. 在21世纪的工程领域，人们所面临的14个巨大挑战是什么？

答：（1）更容易的获取太阳能；（2）提供核聚变能源；（3）发明碳冻结工艺；（4）利用氮循环；（5）提供饮用水；（6）修复和改善城市基础设施；（7）建立人体健康信息系统；（8）开发基因药物（9）发展大脑逆向工程学；（10）预防核恐怖；（11）保护网络空间；（12）加强虚拟现实技术；（13）发展个性化学习；（14）发明科学探索新工具。 18. 描述碳的4种结构形式（不同维数）以及相应的物质。

答：0维：富勒烯；1维：碳纳米管；2维：石墨烯；3维：石墨（金刚石）。 19. 描述整个光谱的范围内，各个光谱频段的应用举例。可见光光谱范围。

答：近红外光谱0.8-2.5um；中红外光谱2.5-25um，远红外光谱25-1000um；红640-780nm；橙640-610nm；黄610-530nm；绿505-525nm；蓝505-470nm；紫470-380nm；近紫外光谱200-400nm。可见光光谱范围:390-780nm。 20. 描述欧姆接触与肖特基接触。

答：欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面。

肖特基接触是指金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。势垒的存在才导致了大的界面电阻。

21. A)(I,II,III价)氧化铜的结构是怎样的？为什么会具有超导性能？

B）Perovskite是什么材料，具有怎样的结构？为什么这种材料用作光电转换时具有很高的效率？

答：A）CuO 氧化铜（CuO）是一种铜的黑色略显两性，氧化物，稍有吸湿性。相对分子质量为79.545，密度为6.3-6.9 g/cm，熔点1326℃。不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解。外观与性状： 黑褐色粉末。Cu2O 氧化亚铜为一价铜的氧化物，鲜红色粉末状固体，几乎不溶于水，在酸性溶液中岐化为二价铜。性状：深红色或深棕色结晶性粉末。在潮湿空气中易氧化，溶于酸和浓氨水，不溶于水。密度6.0g/cm3， 氧化亚铜微晶熔点1500K，沸点1800℃。氧化亚铜为一价铜的氧化物，红色或暗红色八面立方晶系结晶性粉末。

因为这类材料的一个普遍特性是在超导转变温度TC以上很宽的温度范围内有赝能隙及费米弧的存在，而对这些现象的正确理解是寻找超导配对机理的重要方面。

B）一种新型的功能材料，钙钛矿一般为立方体或八面体形状；

因为钙钛矿不仅可以实现对可见光和部分近红外光的吸收，而且所产生的光生载流子不易复合，能量损失小。

22. 可再生、可持续能源所面临的4大挑战是什么？

答：全球人口数量的增加和经济增长将产生巨大的能源需求，在能源供给压力陡增的同时，势必会增加二氧化碳排放量。工业革命初期全球总人口为7亿，目前为70亿，预计到2050年和2100年将分别增加到90亿和100亿；2、为缓解全球气候变暖趋势的进一步恶化，各国必须在既定时间框架内实现二氧化碳减排目标。3、能源必须稳定可靠的供应。4、面对环境压力要采取可靠的措施。