硅工艺第6章_化学气相淀积习题参考答案
(集成光电子学导论)第六章常见光波导材料与结构
1 cm = 10 000 微米
1、空气净化
From Intel Museum
三道防线: ✓环境净化（clean room） ✓材料清洗（wafer cleaning） ✓吸杂（gettering）
光电所
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第六章化学气相淀积
6.1.3 Grove模型
.
6.1 CVD模型
? 6.1.3 Grove 模型
①假定边界层中反应剂的浓度梯度为线性近似，则
流密度为： F1=h g(Cg-Cs)
hg-气相质量转移系数， Cg-主气流中反应剂浓度， CS-衬底表面处反应剂浓度；
②表面的化学反应淀积薄膜的速率正比于 Cs，则 流密度为： F2=ksCs
第六章 化学气相淀积
主 讲：毛 维
mwxidian@ 西安电子科技大. 学微电子学院
概述
? 化学气相淀积：CVD——Chemical Vapour Deposition 。 ? 定义：一种或数种物质的气体，以某种方式激活后，在衬
底发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术2H2(g) ，
②掩蔽膜：用于选择性氧化；
③DRAM 电容的绝缘材料；
④MOSFETs 中的侧墙；
⑤浅沟隔离的CMP 停止层。 ? Si3N4薄膜的特性： ①扩散掩蔽能力强，尤其对钠、水汽、氧；
②对底层金属可保形覆盖；
可作为钝化层的原因
③针孔少；压应力可以很低(PECVD) ；
④介电常数较大：(εSi3N4=6-9,εSiO2 =4.2. ) ,不能作层间的绝缘层。
? 硅烷和N2O（NO） ：PECVD 淀积机理 : SiH 4+N2O 200-400℃ SiO2+N2+H2O
? 原位掺P：形成PSG
淀积机理 : PH 3(g)+5O 2=2P2O5(固)+6H 2 优点： 温度低；反应机理简单。
缺点： 台阶覆盖差。
.
6.4 CVD二氧化硅
②液态TEOS 源：PECVD ? 淀积机理： Si(OC 2H5)4+O 2 250-425℃ SiO 2+H2O+C XHY ? 优点：安全、方便；厚度均匀；台阶覆盖好。 ? 缺点：SiO 2膜质量较热生长法差；
硅工艺-《集成电路制造技术》课程-试题
晶圆制备1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。
2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。
3．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。
4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是整型、定向、标识。
5．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111）。
6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有确定晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。
7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时，并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径）。
影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。
8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。
9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。
10.晶片需要经过切片、磨片、抛光后，得到所需晶圆。
氧化10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。
11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。
12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。
13．用于热氧化工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。
14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI ）。
15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。
16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（蒸发）、退火和合金。
17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。
18．卧式炉的工艺腔或炉管是对硅片加热的场所，它由平卧的（石英工艺腔）、（加热器）和（石英舟）组成。
半导体工艺第六章
半导体工艺第六章第六章习题6-1 解释欧姆接触，并说明形成欧姆接触的常用方法。
欧姆接触是指金属与半导体之间的电压与电流的关系具有对称和线性关系，而且接触电阻尽可能低，不产生明显的附加阻抗。
常用方法：扩散法和合金法扩散法：是在半导体中先扩散形成重掺杂区以获得N+N或P+P 的结构，然后使金属与重掺杂的半导体区接触，形成欧姆接触。
合金法：是利用合金工艺对金属互联线进行热处理，使金属与半导体界面形成一层合金层或化合物层，并通过这一层与表面重掺杂的半导体形成良好的欧姆接触。
6-2 列出并描述集成电路制造中对金属薄膜的要求。
要求：（1）具有高的导电率和纯度（2）与下层衬底（通常是二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性（3）与半导体材料连接时接触电阻低（4）能够淀积出均匀而且没有“空洞”的薄膜，易于填充通孔（5）易于光刻和刻蚀，容易制备出精细图形（6）很好的耐腐蚀性（7）在处理和应用过程中具有长期的稳定性6-3 列出半导体制造中使用的金属种类，并说明每种金属的用途。
种类：铝、铝铜合金、铜、阻挡层金属、硅化物和钨铝：作为金属互连的材料，以薄膜的形式在硅片中连接不同器件。
铝铜合金：有效解决电迁徙问题。
铜：作为互连线。
阻挡层金属：防止上下层材料相互扩散。
硅化物：减小接触电阻。
钨：填充通孔。
6-4 解释铝已被选择作为微芯片互连金属的原因。
（1）较低的电阻率（2）铝价格低廉（3）工艺兼容性（4）铝膜与下层衬底（通常是硅、二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性6-5 哪种金属已经成为传统互连金属线?什么是它的取代物？铝已经成为传统互连金属线，铝铜合金是它的取代物6-6 描述结尖刺现象，如何解决结尖刺问题？由于硅在铝中的溶解度比较高，形成合金时，硅会从衬底向铝中溶解，这样就在接触区下层的硅中留下空洞，从而有可能发生尖刺效应。
解决方法：在接触区引入阻挡层金属可阻止上下层材料互相混合。
6-7 描述电迁徙现象，如何解决电迁徙现象？电迁徙现象:在大电流密度的情形下，大量电子对金属原子的持续碰撞，会引起原子逐渐而缓慢的移动。
第6章PVD与CVD
一些金属的蒸发温度
由上表可见大多数金属的蒸发温度都在1000 度到2000度之间，而钨、钼的熔点都高于2000度， 因此加热的金属材料一般都选钨、钼。 电阻法的缺点是膜材料与加热材料之间产生扩 散或反应，使加热材料本身的熔点和蒸发点降低， 以致造成镀得的膜层含有杂质。大多数膜材料在熔 化后将于加热材料浸润。表面扩张，附着在加热器 上形成面蒸发源，蒸发效果比较好。反之，若膜材 料与加热材料不侵润，膜材料将融为一个液球，成 为点蒸发源，如果加热器的形状不合适液球将从加 热器上脱落下来，使蒸镀失败。因此蒸镀时要根据 膜材料的性质，注意选择加热器的形状。
6.3.2 EMI溅射镀膜特点 价格低（国内拥有自主知识产权的话）。 真空溅射加工的金属薄膜厚度只有0.5～2µm，绝对不影响装配。 真空溅射是彻底的环保制程，绝对环保无污染。 欲溅射材料无限制, 任何常温固态导电金属及有机材料、绝缘材料皆可 使用（例：铜、铬、银、金、不锈钢、铝、氧化矽SiO2等）。 被溅射基材几无限制（ABS、PC、PP、PS、玻璃、陶瓷、epoxy resin 等）。 膜质致密均匀、膜厚容易控制。 附着力强（ASTM3599方法测试4B）。 可同时搭配多种不同溅射材料之多层膜。并且，可随客户指定变换镀 层次序。
6.2真空蒸镀 真空蒸镀
6.2.1 原理 在真空中将蒸镀材料加热蒸发产生蒸气，使其附着在基板 上凝聚成薄膜。真空蒸镀属于物理气相沉积法。 1.蒸发过程 1）汽化热 2）蒸气压 3）蒸发温度 4）蒸发速率
6.2.2 真空蒸镀的关键部件
1.蒸发器
蒸发器的加热温度要达到膜材料熔化的温度，其加 热方式通常为电阻法、电子束法等。 电阻法是用高熔点金属做成适当的形状的加热器， 并将膜材料放在上面加热，利用电流的热效应使加 热器温度达到材料蒸发的温度，膜材料蒸发并淀积 在基板上。
集成电路工艺原理试题总体标准答案
目录一、填空题（每空1分，共24分）1二、判断题（每小题1.5分，共9分）1三、简答题（每小题4分，共28分）2四、计算题（每小题5分，共10分）4五、综合题（共9分）5一、填空题（每空1分，共24分）1.制作电阻分压器共需要三次光刻，分别是电阻薄膜层光刻、高层绝缘层光刻和互连金属层光刻。
2.集成电路制作工艺大体上可以分成三类，包括图形车___________3.晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等四种。
4.咼纯硅制备过程为氧化硅T粗硅T低纯四氯化硅T咼纯四氯化硅T咼纯硅。
5.直拉法单晶生长过程包括下种、收颈、放肩、等径生长、收尾等步骤。
6.提拉出合格的单晶硅棒后，还要经过切片、研磨、抛光等工序过程方可制备出符合集成电路制造要求的硅衬底片。
7.常规的硅材料抛光方式有：机械抛光，化学抛光，机械化学抛光等。
8.热氧化制备SiO2的方法可分为四种，包括干氧氧化、水蒸汽氧化、湿氧氧化、氢氧合成氧化。
9.硅平面工艺中高温氧化生成的非本征无定性二氧化硅对硼、 _ 磷、砷（As）、锑（Sb）等元素具有掩蔽作用。
10.在SiO2内和Si- SiO2界面存在有可动离子电荷、氧化层固定电荷、界面陷阱电荷、氧化层陷阱等电荷。
11.制备SiO2的方法有溅射法、真空蒸发法、阳极氧化法、热氧化法、热分解淀积法等。
12.常规平面工艺扩散工序中的恒定表面源扩散过程中，杂质在体内满足余误差函数分布。
常规平面工艺扩散工序中的有限表面源扩散过程中，杂质在体内满足高斯分布函数分布。
13.离子注入在衬底中产生的损伤主要有点缺陷、非晶区、非晶层等三种。
14.离子注入系统结构一般包括离子源、磁分析器、加速管、聚焦和扫描系统、靶室等部分。
15.真空蒸发的蒸发源有电阻加热源、电子束加热源、激光加热源、高频感应加热蒸发源等。
16.真空蒸发设备由三大部分组成，分别是真空系统、蒸发系统、基板及加热系统。
—仃.自持放电的形式有辉________18.离子对物体表面轰击时可能发生的物理过程有反射、产生二次电子、溅射、注入。
硅工艺 《集成电路制造技术》课程 试题
一、填空题晶圆制备1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。
2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。
3．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。
4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是整型、定向、标识。
5．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111）。
6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有确定晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。
7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时，并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径）。
影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。
8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。
9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。
10.晶片需要经过切片、磨片、抛光后，得到所需晶圆。
氧化10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。
11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。
12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。
13．用于热氧化工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。
14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI ）。
15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。
16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（蒸发）、退火和合金。
17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。
18．卧式炉的工艺腔或炉管是对硅片加热的场所，它由平卧的（石英工艺腔）、（加热器）和（石英舟）组成。
硅集成电路工艺期末复习题目答案
一、名词解释1化学气相沉积化学气体或蒸气和晶圆表面的固体产生反应在表面上以薄膜形式产生固态的副产品其它的副产品是挥发性的会从表面离开。
2物理气相沉积“物理气相沉积” 通常指满意下面三个步骤的一类薄膜生长技术: a.所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体b.生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底c.蒸汽在衬底表面上凝聚形成薄膜3溅射镀膜溅射镀膜是利用电场对辉光放电过程中产生出来的带电离子进行加速使其获得一定的动能后轰击靶电极将靶电极的原子溅射出来沉积到衬底形成薄膜的方法。
4蒸发镀膜加热蒸发源使原子或分子从蒸发源表面逸出形成蒸汽流并入射到硅片衬底表面凝结形成固态薄膜。
5替位式扩散占据晶格位置的外来原子称为替位杂质。
只有当替位杂质的近邻晶格上出现空位替位杂质才能比较轻易地运动到近邻空位上6间隙式扩散间隙式扩散指间隙式杂质从一个间隙位置运动到相邻的间隙位置。
7有限表面源扩散扩散开始时表面放入一定量的杂质源而在以后的扩散过程中不再有杂质加入此种扩散称为有限源扩散。
8恒定表面源扩散在整个扩散过程中杂质不断进入硅中而表面杂质浓度始终保持不变。
9横向扩散由于光刻胶无法承受高温过程扩散的掩膜都是二氧化硅或氮化硅。
当原子扩散进入硅片它们向各个方向运动向硅的内部横向和重新离开硅片。
假如杂质原子沿硅片表面方向迁移就发生了横向扩散。
10保形覆盖保形覆盖是指无论衬底表面有什么样的倾斜图形在所有图形的上面都能沉积有相同厚度的薄膜。
二、简述题1、简述两步扩散的含义与目的。
答为了同时满足对表面浓度、杂质总量以及结深等的要求实际生产中常采用两步扩散工艺第一步称为预扩散或预淀积在较低的温度下采用恒定表面源扩散方式在硅片表面扩散一层杂质原子其分布为余误差涵数目的在于控制扩散杂质总量第二步称为主扩散或再分布将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散以控制扩散深度和表面浓度主扩散的同时也往往进行氧化。
2、扩散掺杂与离子注入掺杂所形成的杂质浓度分布各自的特点是什么与扩散掺杂相比离子注入掺杂的优势与缺点各是什么答扩散杂质所形成的浓度分布杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来完成杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面这些杂质浓度将从表面到体内单调下降而杂质分布主要是由温度与扩散时间来决定。
化学气相淀积
受表面化学反应控制，精确控制衬底的温度，可得到均 匀的薄膜。
PECVD的特点
等离子体中的电子从电场中获得足够高的能量，当与反 应气体的分子碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、 原子以及活性基团，这些活性基团不断吸附在基片表面上， 吸附在表面上的活性基团之间的化学反应生成薄膜层。
边界层理论
在CVD反应室中，由于其内的气体分子的平均自由程远 小于反应室的几何尺寸，可以认为气体是黏滞性流动的。
泊松流 如果假设沿主气流方向没有速度梯度，而沿垂直气流方向
的流速为抛物线型变化，这就是泊松流（如下页图所示）。
边界层
如果假设沿主气流方向没有速度梯度，而沿垂直气流方 向的流速为抛物线型变化，同时还存在反应剂浓度梯度的薄 层被称为边界层，也称为附面层、滞留层。
特点 相比于APCVD，在均匀性和台阶覆盖等方面具有优越性。
对温度比较敏感，温度相对来说较易控制，对反应室结构要求 不高，可放置较多的硅片，但具有相对低的淀积速率相对高的 工作温度。
在中等温度和真空条件下，LPCVD的淀积速率受表面 反应控制(ks<<hg）
hg D G But DGPt1otal
eg.Ptotal:1atm1torr. DG will go up 760 times at 1 torr, while δ increases by about 7 times. Thus hG will increase by about 100 times.
边界层理论
边界层的平均厚度
xL 10 Lxdx2 3 U L 1232R Le
化学工艺学1~5章部分课后习题详解.docx
第二章2-1 为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自 20 世纪 50 年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和天然气。
90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。
其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。
2-2 生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线2-3 何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
如“洋葱”模型。
2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。
2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示；选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用S 表示；收率。
；原因：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。
微电子作业答案完美版
半导体物理与器件1. 什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？(15分).集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。
小规模时代（SSI）,元件数2-50；中规模时代（MSI），元件数30-5000；大规模时代（ISI）, 元件数5000-10万；超大规模时代（visi），10万-100万；甚大规模，大于100万。
2. 写出IC 制造的５个步骤？(15分)（1）硅片制备（Wafer preparation）：晶体生长，滚圆、切片、抛光。
（2）硅片制造（Wafer fabrication）：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂。
（3）硅片测试/拣选（Wafer test/sort）：测试、拣选每个芯片。
（4）装配与封装（Assembly and packaging）：沿着划片槽切割成芯片、压焊和包封。
（5）终测（Final test）：电学和环境测试。
3. 写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？(15分)发展方向：①提高芯片性能②提高芯片可靠性③降低成本摩尔定律：硅集成电路按照4年为一代，每代的芯片集成度要翻两番、工艺线宽约缩小30%， IC 工作速度提高1.5倍等发展规律发展。
4. 什么是特征尺寸CD？(10分).硅片上的最小特征尺寸称为 CD，CD 常用于衡量工艺难易的标志。
5. 什么是More moore定律和More than Moore定律？(10分) “More Moore”：是指继续遵循Moore定律，芯片特征尺寸不断缩小（Scaling down），以满足处理器和内存对增加性能/容量和降低价格的要求。
它包括了两方面：从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小，以及与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。
“More Than Moore”：指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸，如从系统组件级向3D 集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。
第6章CVD化学气相淀积
每分钟1cm3的气体流量—温度为273K、1个标准大气 压下，每分钟通过1cm3体积的气体。
6.2.3 CVD反响室的热源
热壁式CVD系统：TW=TS TW﹤TS
冷壁式CVD系统：
电阻加热法：
①利用缠绕在反响管外侧的电阻丝加热，形成热 壁系统。由外表反响速度控制
②对放置硅片的基座进展加热，形成冷壁系统。
②多晶硅〔Polysi〕：有多种晶畴。每个晶畴里，晶格 规那么排列。但相邻区域晶向不同。晶界〔畴壁〕对 于决定电导率、机械刚度和化学刻蚀特性很重要。
加工方法：1〕通过LPCVD生长；2〕通过全部加热或 局部加热，使多晶硅或非晶硅再结晶。
③非晶硅：晶格不规那么排列。
加工方法：1〕通过CVD生长。
2021/11/30
Re﹥2000，为湍流。
2021/11/30
6
6.1.3 Grove模型
CVD过程主要受两步工艺过程控制： ①气相输运过程；②外表化学反响过程。 Grove模型认为控制薄膜淀积速率的两个重要环节： ①反响剂在边界层的输运过程； ②反响剂在衬底外表上的化学反响过程。 Grove模型的根本原理 图6.4
2021/11/30
3
3. CVD的激活能来源：热能、光能、等离子体、激 光等。
6.1.2 边界层理论
气体的黏滞性
紧贴处 气流速度=0 硅片表面附近存在气流
硅片表面 或侧壁
有一定 距离处
气流速度=Um （主气流速度）
速度受到扰动的薄层
气流速度
反应剂
边界层
存在摩擦力
变化很大
浓度↓
垂直气流方向
气流 泊松流
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6.3.1 多晶硅薄膜的性质 1.多晶硅的物理构造以及力学特性 多晶硅薄膜—由小单晶〔100nm量级〕的晶粒组
第6章 CVD(下)
6.4 二氧化硅薄膜的淀积按掺杂划分：本征SiO 2（USG ）、PSG 、BPSG 薄膜；按温度划分：低温工艺（200~500 ℃）和中温工艺（500~750 ℃）； 按淀积方法划分：APCVD-SiO 2、LPCVD-SiO 2、PECVD-SiO 2； 按硅源划分：SiH 4/O 2或N 2O 、TEOS(正硅酸乙酯Si(C 2H 5O)4）/ O 2或O 3 、SiH 2Cl 2/N 2O 。
1 6.4.1 CVD-SiO 2特性与用途1、分类2、特点、用途及要求2与热氧化SiO2的理化性质相比略有差异，随着工艺温度降低，密度下降，耐腐蚀性下降，成分偏离化学配比。
还有些性质与CVD方法、源系统等有关： 热氧化SiO2折射率n=1.46，当n>1.46，薄膜富硅，n<1.46，为低密度多孔薄膜；TEOS为硅源淀积的SiO2台阶覆盖性好于以硅烷为硅源的反应剂系统。
SiO2薄膜用途不同要求不同：作为多层布线中金属层之间的绝缘层，应有较好的台阶覆盖性，具备较高介质击穿电压；作为防止杂质外扩的覆盖层、掩膜以及钝化层：针孔密度低，薄膜致密。
3、PSG、BPSG薄膜3SiO2中掺P或B后软化温度下降，通过退火回流，可降低硅片表面台阶，实现平整化。
掺杂剂：PH3、B2H4、TMB（硼酸三甲酯）、TMP。
PSG薄膜应力小，台阶覆盖性较好，P一般控制在6~8wt%；BPSG是三元氧化膜体系，软化温度低于PSG，回流温度在850℃，B控制在5wt%以下。
PSG经过20min1100℃的退火后形貌的SEM照片6.4.2 APCVD-SiO 2工艺：通常淀积USG ，温度450~500℃，用N 2稀释SiH 4与过量O 2的混合气体：SiH 4(g)+O 2(g) → SiO 2(s)+2H 2(g)也可加入PH 3来淀积PSG 。
淀积速率在0.2~0.5μm ／min 。
特点：工艺成熟，孔隙填充和台阶覆盖特性差用途：作为多层金属铝布线中铝层之间的绝缘层（记为ILD ）41、SiH 4/O 2为源2、TEOS/O3为源5工艺：温度为400℃，TEOS为液态，沸点：168.1℃，用源瓶载气携带，温控流量；O31-2%。
硅集成电路工艺基础复习题
硅集成电路工艺基础绪论：单项工艺的分类：1、图形转换：光刻、刻蚀2、掺杂：扩散、离子注入3、制膜：氧化、化学气相淀积、物理气相淀积第2章 氧化SiO 2的作用：1、在MOS 电路中作为MOS 器件的绝缘栅介质.作为器件的组成部分2、作为集成电路的隔离介质材料3、作为电容器的绝缘介质材料4、作为多层金属互连层之间的介质材料5、作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料6、扩散时的掩蔽层.离子注入的(有时与光刻胶、Si 3N 4层一起使用)阻挡层 热氧化方法制备的SiO 2是无定形制备二氧化硅的方法：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；热氧化法制备的SiO 2具有很高的重复性和化学稳定性.其物理性质和化学性质不太受湿度和中等热处理温度的影响。
SiO 2的主要性质： 密度：表征致密程度 折射率：表征光学性质密度较大的SiO 2具有较大的折射率波长为5500A 左右时. SiO 2的折射率约为1.46电阻率：与制备方法及所含杂质数量等因素有关.高温干氧氧化制备的电阻率达1016Ω· cm 介电强度：单位厚度的绝缘材料所能承受的击穿电压大小与致密程度、均匀性、杂质含量有关一般为106~107V/cm （10－1~1V/nm ） 介电常数：表征电容性能dSC SiO 20εε=（SiO 2的相对介电常数为3.9） 腐蚀：化学性质非常稳定.只与氢氟酸发生反应OH SiF H HF SiO SiF H HF SiF OH SiF HF SiO 26226242422)(6(224+→+→++→+六氟硅酸）还可与强碱缓慢反应 薄膜应力为压应力晶体和无定形的区别：桥键氧和非桥键氧桥联氧：与两个相邻的Si-O 四面体中心的硅原子形成共价键的氧 非桥联氧：只与一个Si-O 四面体中心的硅原子形成共价键的氧非桥联氧越多.无定型的程度越大.无序程度越大.密度越小.折射率越小 无定形SiO 2的强度：桥键氧数目与非桥键氧数目之比的函数 结晶态和无定形态区分——非桥联氧是否存在 杂质分类：网络形成者和网络改变者网络形成者：可以替代SiO 2网络中硅的杂质.即能代替Si －O 四面体中心的硅、并能与氧形成网络的杂质网络改变者：存在于SiO 2网络间隙中的杂质 SiO 2作为掩蔽层对硼、磷有效.对钠离子无效B 、P 、As 等常用杂质的扩散系数小. SiO 2对这类杂质可以起掩蔽作用 Ga 、某些碱金属（Na ）的扩散系数大. SiO 2对这类杂质就起不到掩蔽作用 Si 热氧化生长SiO 2的计算：02xC x C SiO Si = 无定形SiO 2的分子密度：322/102.22cm C SiO ⨯=硅晶体的原子密度：322/100.5cm C Si ⨯=干氧、水汽和湿氧。
化学气相沉积原理试题答案
化学气相沉积原理试题答案一、选择题1. 化学气相沉积（CVD）的主要原理是基于哪种化学反应？A. 热分解B. 化学合成C. 物理吸附D. 等离子体激发答案：B. 化学合成2. 下列哪种气体是CVD过程中常用的载气？A. 氧气B. 氮气C. 氩气D. 氢气答案：D. 氢气3. 在CVD过程中，衬底的温度对薄膜生长有何影响？A. 无影响B. 促进成核C. 抑制成核D. 导致薄膜脱落答案：B. 促进成核4. 哪种CVD技术适用于在低温条件下生长薄膜？A. 热CVDB. 等离子体增强CVD（PECVD）C. 低压CVDD. 金属有机化学气相沉积（MOCVD）答案：C. 低压CVD5. 下列哪个参数不是影响CVD薄膜生长的主要因素？A. 气体流量B. 反应室压力C. 衬底材料D. 光源强度答案：D. 光源强度二、填空题1. 化学气相沉积是一种用于制造______的薄膜沉积技术。
答案：高纯度2. 在CVD过程中，气体前驱物在高温下分解或反应，生成______并在衬底上沉积。
答案：固态薄膜3. 为了提高薄膜的均匀性和质量，通常需要对CVD反应室进行______。
答案：真空处理4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）通过产生______来降低化学反应所需的活化能。
答案：非平衡等离子体5. 金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术常用于生长______材料。
答案：化合物半导体三、简答题1. 请简述化学气相沉积的基本原理及其应用。
答：化学气相沉积是利用化学反应在高温下在衬底表面沉积固态薄膜的技术。
气体前驱物在反应室中分解或发生化学反应，生成所需的固态材料并沉积在衬底上。
CVD广泛应用于半导体制造、涂层、光学薄膜和生物材料等领域。
2. 描述热CVD和PECVD的主要区别。
答：热CVD依赖于高温来促进气体前驱物的化学反应和薄膜生长，而PECVD则使用等离子体激发来降低化学反应的活化能，从而可以在较低的温度下进行沉积。
化学气相沉积期末试题答案
化学气相沉积期末试题答案一、选择题1. 化学气相沉积（CVD）的主要原理是基于哪种现象？A. 化学反应B. 物理吸附C. 物质的扩散D. 静电效应答案：A2. 下列哪种气体是常用的CVD载体气体？A. 氢气B. 氧气C. 氮气D. 氩气答案：A3. 哪种类型的CVD过程主要用于生产高纯度单晶硅？A. 热分解CVDB. 低压高温CVDC. 等离子体增强CVDD. 光化学CVD答案：B4. 在CVD过程中，沉积薄膜的均匀性和纯度主要取决于哪个因素？A. 反应物的浓度B. 基底的温度C. 气体流动的速度D. 反应室的压力答案：C5. 哪种CVD技术可以在较低的温度下沉积薄膜？A. 热分解CVDB. 低压高温CVDC. 等离子体增强CVDD. 光化学CVD答案：D二、填空题1. 化学气相沉积是一种利用________和________在固体基底上沉积薄膜或粉末的方法。
答案：化学反应、气体输送2. 在CVD过程中，通常需要一个________来提供反应所需的能量，这个设备通常被称为________。
答案：能量源、加热器3. 等离子体增强CVD（PECVD）是一种利用________来增强化学反应速率的技术。
答案：等离子体4. 为了提高薄膜的质量，可以通过调整________、________和________等参数来优化CVD过程。
答案：反应温度、气体流量、反应时间5. 化学气相沉积技术广泛应用于半导体工业、太阳能电池和________的生产。
答案：涂层材料三、简答题1. 简述化学气相沉积的基本原理及其应用。
答：化学气相沉积是利用气态前驱体在高温下分解或发生化学反应，在固体基底上沉积出所需材料的薄膜或粉末。
该技术广泛应用于制造半导体器件、光学薄膜、耐磨涂层和生物医用材料等。
2. 描述热分解CVD和低压高温CVD的主要区别。
答：热分解CVD是在较高温度下，气态前驱体直接分解，生成所需的固态材料和副产品。
而低压高温CVD则是在较低的压力下进行，通过提高温度来促进气态前驱体的分解和沉积，通常可以获得更好的膜质和生产效率。
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高温情况下hg << ks ，淀积速率 由气相质量输运速率决定； 低温情况下hg >> ks ，淀积速率受表面反应速率控制。
2 列举化学气相淀积技术的三种分类方法。
答：1）按淀积温度分：低温淀积、中温淀积； 2）按反应室内部压力分：常压淀积、低压淀积； 3）按反应室器壁温度分：冷壁式淀积、热壁式淀积； 4）按淀积反应的激活方式分：光激活、等离子体激活 等。
硅烷和氧反应
三大系统均可、氮
SiH4(气) +O2 (气)
气稀释、氧过量、 硅片加热至
SiO2(固) +2H2 (气) 250~450℃
淀积速率与温度、 氧气含量关系；需 致密化。
硅烷和N2O反应 SiH4(气) +2N2O (气)
SiO2 (固) +2N2 (气) + 2H2 (气)
PECVD系统、氩气 稀释、反应温度 200~400 ℃
Si(OC2H5)4 SiO2 + 4C2H4 + 2H2S与臭氧混合 源的SiO2淀积
LPCVD 管状热壁
反应室，淀积温度 675~695 ℃，淀积 速率25nm/min， 足够的氧气。
淀积速率与温度、 TEOS分压的关系；
保形性好。
APCVD
淀积速率显著提高； 具有非常好的保形 性，可有效填充沟 槽及金属间隙
3 简述APCVD、LPCVD、PECVD的特点。
答：
1） APCVD特点
操作简单、淀积速度较高、适合介质薄膜的淀积；易发 生气相反应，产生微粒污染，台阶覆盖性和均匀性较差； 一般由hg控制，需精确控制单位时间到达硅片表面各处 的反应剂数量，保证薄膜的均匀性。
2）LPCVD特点
均匀性和台阶覆盖比APCVD好、污染少、降低压强可 降低气相成核；但淀积速率较低、工作温度较高；真空 及中等温度条件下，淀积速率受表面反应控制ks，需精 确控制温度；
3）PECVD特点
淀积温度低200~350℃，适于布线隔离；淀积速率更高； 具有良好的附着性、低针孔密度、良好的台阶覆盖及电学 特性、可与精细图形转移工艺兼容；属于表面反应速率控 制型，需准确控制衬底温度。
4 列表对比CVD SiO2的各种方法、反应条件、特点。
方法
反应条件
特点
低温 CVD SiO2
第六章 化学气相淀积习题参 考答案
1 简述影响淀积速率的各个因素。
答：第一，根据公式
G kshg Cg ks hg N1 有
G kshg CT Y ks hg N1
淀积速率与反应剂浓度成正比（未使用稀释气体）；
淀积速率与在气相中反应剂的摩尔百分比成正比（使用稀 释气体）；
第二，反应剂浓度成正比或气相中反应剂的摩尔百分比为 常数时，
薄膜特性与反应剂 比例的关系。
淀积速率
TEOS和氧的反应 Si(OC2H5)4 + O2
SiO2 + 副产物
PECVD系统、淀积 温度250~425℃、 气压266.6~1333Pa
250~800nm/min； 反应剂室温下为液 体，安全；台阶覆 盖和间隙填充特性
好。
方法
反应条件
特点
中温 LPC VD SiO2