题库---微电子工艺原理

微电子工艺原理复习知识点与题库

一、绪论微电子工艺的概述

知识点：集成度、摩尔定律、微电子系统的概念

1集成电路的制作可以分成三个阶段：①硅晶圆片的制作；②集成电路的制作；③集成电路的封装。

2评价发展水平：最小线宽，硅晶圆片直径，DRAM容量

二、晶体结构和晶体生长

知识点：

5金刚石结构特点：共价四面体，内部存在着相当大的“空隙”

6面心立方晶体结构是立方密堆积，(111)面是密排面。

7金刚石结构可有两套面心立方结构套购而成，面心立方晶格又称为立方密排晶格。

8双层密排面的特点：在晶面内原子结合力强，晶面与晶面之间距离较大，结合薄弱。两个双层面间，间距很大，而且共价键稀少，平均两个原子才有一个共价键，致使双层密排面之间结合脆弱

9金刚石晶格晶面的性质：由于{111}双层密排面本身结合牢固，而双层密排面之间相互结合脆弱，在外力作用下，晶体很容易沿着{111}晶面劈裂。

由{111}双层密排面结合牢固，化学腐蚀就比较困难和缓慢，所以腐蚀后容易暴露在表面上。因{111}双层密排面之间距离很大，结合弱，晶格缺陷容易在这里形成和扩展。

{111}双层密排面结合牢固，表明这样的晶面能量低。由于这个原因，在晶体生长中有一种使晶体表面为{111}晶面的趋势。

10肖特基缺陷：如果一个晶格正常位置上的原子跑到表面，在体内产生一个晶格空位，称肖特基缺陷。

11弗伦克尔缺陷：如果一个晶格原子进入间隙，并产生一个空位，间隙原子和空位是同时产生的，这种缺陷为弗伦克尔缺陷。

12堆垛层错：在密堆积的晶体结构中，由于堆积次序发生错乱

13固溶体：当把一种元素B(溶质)引入到另一种元素A(溶剂)的晶体中时，在达到一定浓度之前，不会有新相产生，而仍保持原来晶体A的晶体结构，这样的晶体称为固溶体。

14固溶度：在一定温度和平衡态下，元素B能够溶解到晶体A内的最大浓度，称为这种杂质在晶体中的最大溶解度

15固溶体分类：替位式固溶体，间隙式固溶体

16某种元素能否作为扩散杂质的一个重要标准：看这种杂质的最大固溶度是否大于所要求的表面浓度，如果表面浓度大于杂质的最大固溶度，那么选用这种杂质就无法获得所希望的分布。

题目

三扩散工艺

知识点：

27杂质在硅晶体中的扩散机构主要有两种：1)间隙式扩散，(2)替位式扩散

28扩散是微观粒子的一种极为普遍的热运动形式，是将一定数量的某种杂质掺入到硅晶体或其他半导体晶体中去，以改变电学性质，并使掺入的杂质数量、分布形式和深度等都满足要求。

29扩散方式：恒定表面源扩散和有限表面源扩散。

30两种扩散方式相结合的扩散工艺为两部扩散。第一步，预扩散或预淀积，目的：为了控制扩散杂质的数量，方式恒定表面源扩散。第二步，主扩散，目的控制表面浓度和扩散深度。方式将由预扩散引入的杂质作为扩散源。

31氧化增强扩散：与中性气氛相比，杂质硼在氧化气氛中的扩散存在明显的增强。

32发射区推进(下陷)效应：在npn窄基区晶体管制造中，如果基区和发射区分别扩硼和扩磷，则发现在发射区正下方，硼的扩散深度大于不再发射区正下方(外基区)硼的扩散深度。

33在实际生产中，经常发现同一炉扩散出来的硅片其薄层电阻相差特大，特别是在低浓度扩散时更为明显，这就是扩散的均匀性问题。当用同样的条件进行扩散时，发现各次扩散的结果有差异，这就是扩散的重复性问题。

题目

四氧化工艺

知识点：

17 SiO2层的特点：能紧紧地依附在硅衬底表面，具有良好的化学稳定性和电绝缘性。对某些杂质能起到掩蔽作用。极易溶解于氢氟酸中，而在其它酸中稳定

18二氧化硅用途：扩散时的掩蔽层，离子注入的阻挡层；器件和电路的保护或钝化膜；某些器件的重要组成部分MOS管的绝缘栅材料；电容器的介质材料；集成电路中的隔离介质；用于电极引线和硅器件之间的绝缘介质

19按杂质在网络中所处位置可分为两类：网络形成者和网络改变者。

20较厚的SiO2层制备实际采用：干氧－湿氧－干氧

21硅的热氧化存在两个极限：其一是当氧化剂在二氧化硅中的扩散系数很小时，二氧化硅的生长速率主要由氧化剂在二氧化硅中的扩散速度所决定，称为扩散控制；其二如果扩散系数很大，在这种情况下，氧化剂到达硅和二氧化硅界面的速度就快，这时，二氧化硅的生长速率就由硅表面的化学反应速度决定，称为反应控制。

22热氧化生长速率当氧化时间很短时，氧化服从线性规律，此时SiO2的生长速率主要由表面化学反应来决定。当氧化时间很长时，氧化服从抛物型规律，此时SiO2的生长速率主要由氧化剂在SiO2中的扩散快慢来决定。

23分凝现象：硅在热氧化时所形成的界面随着热氧化的进行不断向硅中推进，原存在硅中的杂质将在界面两边再分布，直到达到在界面两边的化学势相同，分凝系数m=杂质在硅中的平衡浓度/杂质在二氧化硅中的平衡浓度

24再分布的四种可能(1)m<1，在二氧化硅中是慢扩散的杂质，如硼；(2)m<1，在二氧化硅中是快扩散的杂质；(3)m>1，在二氧化硅中是慢扩散的杂质，如磷；(4)m>1，在二氧化硅中是快扩散的杂质

26二氧化硅质量检验1)比色法利用干涉色可直接估计氧化膜的厚度2)干涉法劈尖干涉双光干涉利用放射光能量与入射光能量之差确定厚度3)椭圆偏振光法以光的波动性为理论基础。4)高频C-V测试：利用MOS结构，测量电容-电压关系曲线

题目

五、离子注入与快速热处理

知识点：

34离子注入的应用：在集成电路制造中，多道参杂工序均采用离子注入技术，特别是集成电路中的隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断，调整阈值电压的沟道掺杂，防止CMOS 阱的形成及源漏区域的形成等主要工序都采用离子注入法进行参杂，尤其是浅结主要靠离子注入技术来完成。

35 LSS理论：注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立的过程：核碰撞电子碰撞。36沟道效应：对晶体靶进行离子注入时，当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，就会出现沟道效应。

37避免沟道效应的方法。使晶体的主轴方向偏离注入方向；晶体表面覆盖介质膜；先注入使晶体变为非晶体，在进行离子注入。

38损伤区的分布：轻离子，电子碰撞为主，靶原子位移小，晶格损伤少。重离子，原子碰撞为主，靶原子位移大，晶格损伤大

39热退火：将注入离子的硅片在一定温度下，经过适当时间的热处理，部分或全部消除硅片中的损伤，少数载流子寿命及迁移率也会不同程度的得到恢复，掺入的杂质也将得到一定比例的电激活，这样的处理过程称为热退火。

题目