半导体工艺复习题..

填空20’ 简答20’ 判断10’ 综合50’

第一单元

1.一定温度，杂质在晶体中具有最大平衡浓度，这一平衡浓度就称为什么？

固溶度

2.按制备时有无使用坩埚分为两类，有坩埚分为？无坩埚分为？（P24）

有坩埚：直拉法、磁控直拉法

无坩埚：悬浮区熔法

3.外延工艺按方法可分为哪些？（P37）

气相外延、液相外延、固相外延和分子束外延

4.Wafer的中文含义是什么？目前常用的材料有哪两种？

晶圆；硅和锗

5.自掺杂效应与互扩散效应（P47-48）

左图：自掺杂效应是指高温外延时，高掺杂衬底的杂质反扩散进入气相边界层，又从边界层扩散掺入外延层的现象。自掺杂效应是气相外延的本征效应，不可能完全避免。

自掺杂效应的影响：

○1改变外延层和衬底杂质浓度及分布

○2对p/n或n/p硅外延，改变pn结位置

右图：互（外）扩散效应：指高温外延时，衬底中的杂质与外延层中的杂质互相扩散，引起

衬底与外延层界面附近的杂质浓度缓慢变化的现象。

不是本征效应，是杂质的固相扩散带来（低温减小、消失）

6.什么是外延层？为什么在硅片上使用外延层？

1)在某种情况下，需要硅片有非常纯的与衬底有相同晶体结构的硅表面，还要保持对杂质类型和浓度的控制，通过外延技术在硅表面沉积一个新的满足上述要求的晶体膜层，该膜层称为外延层。

2)在硅片上使用外延层的原因是外延层在优化pn 结的击穿电压的同时降低了集电极电阻，在适中的电流强度下提高了器件速度。外延在CMOS 集成电路中变得重要起来，因为随着器件尺寸不断缩小它将闩锁效应降到最低。外延层通常是没有玷污的。

7.常用的半导体材料为何选择硅？

1）硅的丰裕度。硅是地球上第二丰富的元素，占地壳成分的25%；经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。

2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。硅 1412℃>锗 937℃。

3）更宽的工作温度。用硅制造的半导体件可以用于比锗 更宽的温度范围，增加了半导体的应用范围和可靠性。

4）氧化硅的自然生成。氧化硅是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污；氧化硅具有与硅类似的机械特性，允许高温工艺而不会产生过度的硅片翘曲。

8.液相掺杂浓度计算（P29）

第二单元

1.二氧化硅结构中的氧原子可分为哪几种？（P66）

桥键氧原子和非桥键氧原子

2.SiO 2的掩蔽作用

硅衬底上的SiO2作掩膜要求杂质在SiO2层中的扩散深度X j 小于SiO2本身的厚度X SiO2 2

2j SiO SiO j 'j Si x D x x x D >=2Si SiO D 1D ⇒>

掩蔽条件2Si SiO D 1D >>

SiO2作掩膜的最小厚度2min A SiO x D t =

3.杂质在硅中的扩散方式有哪些？

恒定表面源扩散和限定表面源扩散

4.半导体工艺技术的主要掺杂工艺包括哪两种？

扩散和离子注入

5.注入离子在耙内的能量损失的过程？（P130）

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（nuclear stopping ）和电子碰撞 （electronic stopping ）

6.氧化物有哪两个生长阶段？（P77）

化学反应控制阶段和扩散控制阶段

7.离子注入是唯一能够精确控制掺杂的手段（√）

8.什么是杂质分凝效应和分凝系数？（P87）

任何一种杂质在不同相中的溶解度是不相同的，当两个相紧密接触时，原来存在某一相中的杂质将在两相之间重新分配，直到在两相中浓度比为某一常数为止，即在界面两边的化学势相等，这种现象称为分凝现象。分凝系数是衡量分凝效应强弱的参数。

9.离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度，因而在几乎所有应用中都优于扩散。（×）

10.硅中的杂质只有一部分被真正激活，并提供用于导电的电子和空穴（大约3%-5%），大多数杂质仍然处在间隙位置，没有被电学激活。（√）

11.离子注入会将原子撞击出晶格结构而损失硅片晶格，高温退火过程能使硅片中的损伤部分或者绝大部分得到消除，掺入的杂质也能得到一定比例的电激活。（√）

12.什么是扩散工艺？（P98）

扩散是微电子工艺中最基本的工艺之一，是在约1000℃的高温、p 型或n 型杂质气氛中，使杂质向衬底硅片的确定区域内扩散，达到一定浓度，实现半导体定域、定量掺杂的一种工艺方法，也称为热扩散。

13.氧化增强扩散/氧化阻滞扩散

氧化增强扩散：硼在氧化气氛中的扩散存在明显增强现象，磷、砷也有此现象。

原因是氧化诱生堆垛层错产生大量自填隙Si，间隙-替位式扩散中的“踢出”机制提高了扩散系数。

氧化阻滞扩散：锑扩散是以替位方式进行，氧化堆垛层错带来的自填隙硅填充了空位，减少了空位浓度。锑在氧化气氛中的扩散却被阻滞。

14.什么是沟道效应？抑制方法？

1）沟道效应：衬底为单晶材料，离子束准确的沿着晶格方向注入，几乎不会受到原子核的散射，其纵向分布峰值与高斯分布不同。一部分离子穿过较大距离。

2）抑制方法：

○1硅片偏转一定角度注入

○2使用质量较大的原子注入

○3大剂量注入（形成非晶层）

○4隔介质膜注入

15.离子注入后为什么要退火？（P146）

1）氧化生成保护膜

2）离子再分布，减小杂质浓度差

3）修复损伤

4）激活注入杂质

第三单元