硅集成电路复习资料

硅集成电路工艺基础考试复习题，，完全更新版。

来源：陈萌的日志集成电路工艺基础复习提纲氧化1、sio2的特性二氧化硅对硅的粘附性好，化学性质比较稳定，绝缘性好2、sio2的结构，分为哪两种结晶形与不定形二氧化硅3、什么是桥键氧和非桥键氧连接两个Si-o四面体的氧称为桥键氧；只与一个硅连接的氧称为非桥键氧。

4、在无定形的sio2中，si、o那个运动能力强，为什么？氧的运动同硅相比更容易些；因为硅要运动就必须打破四个si-o键，但对氧来说，只需打破两个si-o键，对非桥键氧只需打破一个si-o键。

5、热氧化法生长sio2过程中，氧化生长的方向是什么？在热氧化法制备sio2的过程中，是氧或水汽等氧化剂穿过sio2层，到达si-sio2界面，与硅反应生成sio2，而不是硅向sio2外表面运动，在表面与氧化剂反应生成sio26、Sio2只与什么酸、碱发生反应？只与氢氟酸、强碱溶液发生反应7、杂质在sio2中的存在形式，分别给与描述解释，各自对sio2网络的影响能替代si-o四面体中心的硅，并能与氧形成网络的杂志，称为网络形成者；存在于sio2网络间隙中的杂志称为网络改变者。

8、水汽对sio2网络的影响水汽能以分子态形式进入sio2网络中，并能和桥键氧反应生成非桥键氢氧基，本反应减少了网络中桥键氧的数目，网络强度减弱和疏松，使杂志的扩散能力增强。

9、为什么选用sio2作为掩蔽的原因，是否可以作为任何杂质的掩蔽材料为什么？10、制备sio2有哪几种方法？热分解淀积法，溅射法，真空蒸发法，阳极氧化法，化学气相淀积法，热氧化法等。

11、热生长sio2的特点硅的热氧化法是指硅与氧气或水汽等氧化剂，在高温下经化学反应生成sio212、生长一个单位厚度的sio2需要消耗0.44个单位的si13、热氧化分为哪几种方法？各自的特点是什么？干氧氧化是指在高温下，氧气与硅反应生成sio2。

水汽氧化是指在高温下，硅与高纯水长生的蒸汽反应生成sio2。

湿氧氧化的氧化剂是通过高纯水的氧气，高纯水一般被加热到95摄氏度左右。

14、实际生产中选用哪种生长方法制备较厚的sio2层？采用干氧-湿氧-干氧相结合的氧化方式15、由公式2.24，2.25分析两种极限情况，给出解释其一是当氧化剂在sio2中的扩散系数D sio2很小时（D sio2《k s x0，则的C i→0，C0→C*，在这种情况下，sio2的生长速率主要由氧化剂在sio2中的扩散速度所决定，称这种极限情况为扩散控制；其二，如果扩散系数D sio2很大，则C1=C0=C*/（1+k s/h），sio2生长速率由si表面的化学反应速度控制，称这种极限情况为反应控制。

16、热氧化速率受氧化剂在sio2的扩散系数和与si的反应速度中较快还是较慢的影响？较慢的一个因素决定17、sio2生长厚度与时间的关系，分别解释x02+Ax0=B（t+τ），当氧化时间很长，即t》τ和t》A2/4B时，则x02=B（t+τ），这种情况下的氧化规律称抛物型规律，B为抛物型速率常数，sio2的生长速率主要由氧化剂在sio2中的扩散快慢决定；当氧化时间很短，即（t+τ）《A2/4B，则x0=B（t+τ）/A，这种极限情况下的氧化规律称线性规律，B/A为线性速率常数，具体表达式B/A=-k s hc*/(k s+h)N1。

18、氧化速度与氧化剂分压、温度成正比?19、晶向对氧化速率的影响当氧化温度升高时，晶面取向对线性氧化速率的影响在减小，甚至消失；如果氧化时间很长，晶面取向对线性氧化速率的影响也就根本不起作用。

20、解释图2.1521、什么是位阻现象？生成反应物本身的阻挡价键与反应表面的倾角导致反应不能流畅无阻地进行的现象。

22、什么是分凝现象？解释硼对氧化速率的影响si氧化后原本在si中的杂质跑入其他材料重新排列叫做分凝现象；在分凝过程中有大量的硼从硅中进入并停留在sio2中，因而sio2中非桥键氧的数目增加，从而降低了sio2的结构强度，氧化剂不但容易进入sio2，而且穿过sio2的扩散能力也增加，因此抛物型速率常数明显增大，而对线性速率常数没有明显的影响。

23、为了准确控制干氧试验为什么选用液态氧源？24、纳和氯对氧化的影响当氧化层中如果含有高浓度钠时，则线性和抛物型氧化速率都明显变大；在干氧氧化的气氛中加氯，氧化速率常数明显变大。

25、sio2和si-sio2界面中的四种类型电荷，解释可动离子电荷的主要存在形式和危害可动离子电荷、氧化层固定电荷、界面陷阱电荷、氧化层陷阱电荷；主要以网络改变者形式存在、荷正电的碱金属离子；阈值电压的不稳定、局部电场加强、mos管低击穿。

26、描述b-t试验实验步骤：1、初测2、加正电压并保持300℃测量ΔF B=N m/qc0x扩散1、什么是扩散？扩散室将一定数量的某种杂志掺入到硅晶体中或其他半导体晶体中去，以改变点选性质。

并视掺入的杂志数量，分布形式和深度都满足2、扩散的几种形式间隙式和替位式扩散3、什么是间隙式杂质，间隙式杂质的跳跃几率表达式存在于晶格间隙的杂质称为间隙式杂质表达式：P i=γ0e-wi/kT4、什么是替位式杂质，替位式杂质的跳跃几率表达式占据晶格位置的外来原子称为替位式杂质，表达式：Pγ=γ0exp[(w v+w s)/kT].5、为什么替位式杂质的运动相比间隙式杂质运动更为困难？因为替位式杂质首先要在近邻出现空位，同时还要求靠热涨落获得大于势垒高度Ws的能量才能实现替位运动。

6、菲克第一定律表述形式J=-DӘC(x，t)/ Әx表述为：杂质在扩散流密度J正比于杂质浓度梯度，比例系数D定义为杂质在基体中的扩散系数7、如何由菲克第一定律推出扩散系数的表达式推导：在单位时间内，替位原子由x-a/2处单位面积上跳跃x+a/2处的粒子数目为：C（x-a/2，t）P v a，而由x+a/2处单位面积上跳到x-a/2处的粒子数目为：C（x+a/2，t）P v a，在t时刻，通过x处单位面积的净粒子数目，即粒子流密度为：J（x，t）=C（x-a/2，t）P v a-C（x+a/2，t）P v a=-a2P vӘC（x，t）/Әx，由它与菲克第一定律比较：D=a2P v，则：D=a2υ0exp[-（W s+W v）/kT]=D0exp（-ΔE/kT）8、菲克第二定律的表达式ӘC(x，t)/ Әt=Ә(DӘC(x,t)/ Әt)/ Әx9、扩散的两种经典模型，各自的边界条件和初始条件恒定表面源扩散：边界条件：①、C （0，t）=C s，②、C（∞，t）=0；初始条件：C（x，0）=0，x>0；有限表面源扩散：边界条件：①、C（x，0）=0，x>h，②、C（∞，t）=0，初始条件：C（x，0）=C s（0）=Q/h，0≤x≤h。

10、恒定源扩散的杂质浓度服从什么分布，其缺点？余误差函数分布，缺点很难通过温度来达到控制表面浓度Cs的目的。

11、有限表面源扩散杂质浓度服从什么分布？任何时刻的表面浓度是什么？高斯函数分布，Cs（t）=C（0，t）=Q/√ΠDt p＞012、为什么要用两步扩散法？希望得到低表面浓度的掺杂，但高温下杂质将发生固溶，使得表面浓度Cs大大高于预期值。

13、解释为什么在氧化层下方扩散能力得到加强？通过空位和间隙两种机制，在氧化界面附近产生大量间隙原子，过剩的间隙原子向内扩散同时，不断与空位复合，过剩的间隙原子浓度随温度而降低，表面处过剩间隙原子和替位原子相互作用，以替位-间隙交替运动。

14、什么是二维扩散？工艺生产中有什么启示横向扩散与纵向扩散同时进行的扩散称为二维扩散。

启示：由于横向扩散的存在，实际扩散区域要比二氧化硅窗口的尺寸大，其后果是硅内扩散区域之间的实际距离比由光刻版所确定的尺寸要小。

离子注入1、离子注入的主要特点（优于扩散的）纯度高；精确控制注入到硅中的掺杂原子数目；低温，工艺灵活对化合物半导体伤害小；掺杂深度可通过控制离子束能量高低来实现；衬底温度较低；不受杂质在衬底材料中的固溶度限制；横向效应比热扩散小。

2、什么是lss模型注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立的过程：1、核碰撞（核阻止），2、电子碰撞（电子阻止），总能量损失是他们的和。

3、核阻止和电子阻止分别可视为哪两种模型？核阻止在电子屏蔽和库仑力作用下的弹性小球碰撞；电子阻止类似于黏滞气体的阻力。

4、解释图4.2、4.55、注入离子的能量分为三个区域，分别作出解释低能区：在这个区域中核阻止本领占主要地位，电子阻止可以被忽略。

中能区：在一个比较宽的区域中，核阻止本领和电子阻止本领同等重要，必须同时考虑。

高能区：在这个区域中，电子阻止本领占主要地位，核阻止本领可以忽略。

6、什么是沟道效应？怎么避免？当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，就会出现注入深度大于在无定形靶中的深度的现象叫沟道效应。

第一、偏移晶向一定的角度；第二、在靶材料表面覆盖一层无定形材料薄膜。

7、离子注入怎样形成浅结？预先非晶化是一种是吸纳浅洁的比较理想方法。

在注入离子之前，先以重离子高剂量注入，使硅表面变为非晶的表面层，这种方法可以是沟道效应减到最小，与重损伤注入层相比，完全非晶化层在退火后有更好的晶体质量。

8、注入离子与靶原子碰撞时出现的几种情况第一、若传递能量＜Ed，那么，就不可能有移位原子产生。

被碰原子只在平衡位置振动，将获得的能量以振动能的形式传递给近邻原子，表现为宏观的热量。

第二、在碰撞过程中，靶原子获得的能量大于Ed而小于2Ed，那么被碰原子本身可以离开晶格位置。

称为移位原子，并留一个空位。

第三、被碰原子本身移位之后，还具有很高的能量，在它的运动过程中，还可以使它碰撞的原子发生移位。

9、什么是级联碰撞？移位原子与入射离子碰撞而发生移位的原子，称为第一级反冲原子。

与第一级反冲原子碰撞而移位的原子称为第二级反冲原子，依次类推，这种不断碰撞的现象叫级联碰撞。

10、注入离子在si衬底产生哪几种损伤？第一、在原本为完美晶体的硅中产生孤立的点缺陷或者缺陷群；第二、在晶体中形成局部的非晶区域；第三、由于注入离子引起损伤的积累而形成非晶层。

11、以B和AS为例计算80kev的轻离子与重离子对si衬底产生的损伤百分比12、离子注入产生哪几种损伤？第一、简单晶格缺陷；第二、非晶层13、退火的目的是什么？消除晶格损伤，并使注入的杂质转入替位位置以实现它激活。

14、什么是热退火？如果将注入有离子的硅片在一定温度下，经过适当时间的热处理，则Si片中的损伤就可能部分或绝大部分得到消除，少数载流子的寿命以这迁移率也会不同程度的得到恢复，掺入的杂质也得到一定比例的激活，这样的处理过程叫热退火。

15、热退火的机理（分无定形和非无定形区域两种作用机理，见笔记）16、解释图4.17 教材108页17、常规退火的缺点（快速退火的目的）不能完全消除缺陷，而且又会产生二次缺陷，高剂量注入时的电激活率也不够高；增加表面污染，杂质再分布，破坏了离子注入技术固有优点，硅片变形。