微电子工艺答案第四章离子注入习题参考答案
微电子工艺习题答案(整理供参考)
第一章1.集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如Si、GaAs）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。
集成电路发展的五个时代及晶体管数目：小规模集成电路（小于100个）、中规模集成电路（100~999）、大规模集成电路（1000~99999）、超大规模集成电路（超过10万）、甚大规模集成电路（1000万左右）。
2、硅片制备（Wafer preparation）、硅片制造（Wafer fabrication）硅片测试/拣选（Wafer test/sort）、装配与封装（Assembly and packaging）、终测（Final test）。
3、半导体发展方向：提高性能、提高可靠性、降低价格。
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、特征尺寸也叫关键尺寸，集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。
5、more moore定律：芯片特征尺寸的不断缩小。
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，more than moore定律: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。
6、High-K：高介电系数；low-K:低介电系数；Fabless：无晶圆厂；Fablite：轻晶片厂；IDM：Integrated Device Manufactory集成器件制造商；Foundry:专业代工厂；Chipless:无晶片1、原因：更大直径硅片，更多的芯片，单个芯片成本减少；更大直径硅片，硅片边缘芯片减小，成品率提高；提高设备的重复利用率。
硅片尺寸变化：2寸（50mm）-4寸（100mm）-5寸（125mm）-6寸（150mm）-8寸（200mm）-12寸（300mm）-18寸（450mm）.2、物理尺寸、平整度、微粗糙度、氧含量、晶体缺陷、颗粒、体电阻率。
半导体工艺与制造技术习题答案(第四章 离子注入)
第四章 离子注入与快速热处理1.下图为一个典型的离子注入系统。
（1）给出1-6数字标识部分的名称，简述其作用。
（2）阐述部件2的工作原理。
答：（1）1：离子源，用于产生注入用的离子；2：分析磁块，用于将分选所需的离子；3：加速器，使离子获得所需能量；4：中性束闸与中性束阱，使中性原子束因直线前进不能达到靶室； 5：X & Y 扫描板，使离子在整个靶片上均匀注入；6：法拉第杯，收集束流测量注入剂量。
（2）由离子源引出的离子流含有各种成分，其中大多数是电离的，离子束进入一个低压腔体内，该腔体内的磁场方向垂直于离子束的速度方向，利用磁场对荷质比不同的离子产生的偏转作用大小不同，偏转半径由公式：决定。
最后在特定半径位置采用一个狭缝，可以将所需的离子分离出来。
2.离子在靶内运动时，损失能量可分为核阻滞和电子阻滞，解释什么是核阻滞、电子阻滞？两种阻滞本领与注入离子能量具体有何关系？答：核阻滞即核碰撞，是注入离子与靶原子核之间的相互碰撞。
因两者质量是同一数量级，一次碰撞可以损失很多能量，且可能发生大角度散射，使靶原子核离开原来的晶格位置，留下空位，形成缺陷。
电子阻滞即电子碰撞，是注入离子与靶内自由电子以及束缚电子之间的相互碰撞。
因离子质量比电子质量大很多，每次碰撞损失的能量很少，且都是小角度散射，且方向随机，故经多次散射，离子运动方向基本不变。
在一级近似下，核阻滞本领与能量无关；电子阻滞本领与能量的平方根成正比。
1 2 3 4 563.什么是离子注入横向效应？同等能量注入时，As和B哪种横向效应更大？为什么？答：离子注入的横向效应是指，注入过程中，除了垂直方向外，离子还向横向掩膜下部分进行移动，导致实际注入区域大于掩膜窗口的效应。
B的横向效应更大，因为在能量一定的情况下，轻离子比重离子的射程要深且标准差更大。
4.热退火用于消除离子注入造成的损伤，温度要低于杂质热扩散的温度，然而，杂质纵向分布仍会出现高斯展宽与拖尾现象，解释其原因。
微电子工艺_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
微电子工艺_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.CZ法拉不出高阻单晶硅锭的主要原因是：答案:坩埚材料分解出的氧会进入硅锭；2.实际VPE工艺温度多在质量传递控制区，此时外延速率：答案:对温度不太敏感；3.关于硅的热氧化，下面哪种说法正确：答案:氧化反应是在Si/SiO2界面发生的；4.在D-G模型中假定稳定生长氧化层时，氧化剂的气相输运、固相扩散和化学反应三个流密度应：答案:相等；5.基于LSS理论，离子注入受到靶原子核与电子的阻止：答案:核阻止和电子阻止是独立的；6.多晶硅薄膜通常采取哪种方法制备：答案:LPCVD7.PVD与CVD比较，下列那种说法正确：答案:PVD薄膜与衬底的粘附性较差；8.外延用衬底硅片一般偏离准确晶向一个小角度，如（111）-Si偏离3º，下列那种说法正确？答案:这是为了得到原子层量级的台阶；这是为外延生长提供更多的结点位置；9.硅恒定源扩散，在扩散温度硅的固溶度为N s，在进行了40min扩散后，测得结深是1.5μm，若要获得2.0μm的结深，在原工艺基础上应再扩散多少分钟？硅表面杂质浓度是多少？答案:应再扩散31 min杂质表面浓度=N s表面杂质浓度等于该工艺温度时硅的固溶度；10.P在两歩扩散工艺中，第二步再分布的同时又进行了热氧化（kp=10），这会给再分布扩散带来哪些影响：答案:P扩散速度加快；在SiO2/Si界面Si一侧的P堆积（是指高于SiO2一侧）；扩入Si的P总量下降；11.扩散系数是表征扩散快慢的参数，它相当于单位浓度梯度时的扩散通量，所以它：答案:单位为m∧2/s有单位；12.看图判断，下列哪种描述正确：答案:图（b）是注入的高能离子。
图（a）是注入的低能离子；13.下列哪个工艺方法应用了等离子体技术：答案:溅射RIEHDPCVD14.蒸镀工艺要求蒸镀室为高真空度的原因：答案:为了避免蒸发分子（或原子）被氧化；为了提高蒸发分子（或原子）的平均自由程；为了降低镀膜中的杂质；15.可以采取哪种方法来提高光刻分辨率？答案:减小分辨率系数;增大光学系统数值孔径；缩短光源波长；16.CZ法、MCZ法拉单晶时必须有籽晶；而FZ法拉单晶时不需要籽晶。
硅集成电路工艺基础：第四章 离子注入
靶原子核也因碰撞而获得能量， 如果获得的能量大于原子束缚能，就 会离开原来所在晶格进入间隙，并留 下一个空位，形成缺陷。
电子碰撞：是注入离子与靶内自由电子以及束缚电子之间的碰撞， 这种碰撞能瞬时地形成电子-空穴对。
第四章 离子注入
离子注入技术是用一定能量的杂质离子束轰击要掺杂的 材料（称为靶，可以是晶体，也可以是非晶体），一部分 杂质离子会进入靶内，实现掺杂的目的。
离子注入是集成电路制造中常用的一种掺杂工艺，尤其 是浅结主要是靠离子注入技术实现掺杂。
离子注入的发展历史
1952年，美国贝尔实验室就开始研究用离子束轰击技术来改善半导体 的特性。
如果注入的是轻离子，或者是小剂量的重 离子，注入离子在靶中产生简单晶格损伤。
对于轻离子，开始时能量损失主要由电子 阻止引起，不产生移位原子。注入离子的能 量随注入深度的增加而减小，当能量减小到 小于交点Ec时，核阻止将起主导作用，几乎 所有的晶格损伤都产生于Ec点以后的运动中。 大多数情况下，每个注入离子只有一小部分 能量对产生间隙-空位缺陷有贡献。
横向效应与注入离子的种类和离子能量有关
(a) 杂质B、P、Sb通过lμ宽掩膜窗口注入到硅靶中的等浓度曲线 (b) 杂质P以不同能量注入硅靶中的等浓度曲线
硼、磷和砷入射到无定形硅靶中时，ΔRp和ΔR┴与入射能量的关系
4.2.3、沟道效应
沟道效应：当离子注入的方向与靶晶体的某个晶面平行时， 将很少受到核碰撞，离子将沿沟道运动，注入深度很深。 由于沟道效应，使注入离子浓度的分布产生很长的拖尾。
核阻止本领与离子能量的关系
如果屏蔽函数为：
微电子工艺考题 (5)
一、填空与选择题（每空1.5分，共60分）1．结晶的SiO2是Si-O四面体结构，而无定形SiO2不是Si-O四面体结构，因而密度小。
（）对/错2．杂质在硅晶体中的扩散机构主要有和两种。
3．二氧化硅薄膜在半导体器件生产上的应用有：（）①对杂质的掩蔽作用②对器件表面的保护和钝化作用③用于器件的电绝缘和电隔离④作为电容器的介质材料⑤作为MOS场效应晶体管的绝缘栅材料A．①② B.①②③ C.①②④⑤ D.①②③④⑤4．扩散系数与下列哪些因素一定成增函数关系（）①杂质的浓度梯度②温度③扩散过程的激活能④杂质的迁移率A.①②B.②③C.②④D.①④5．硅平面制造工艺的硼、磷扩散都属于_____ 。
A.替位式扩散B.间隙式扩散6．下面选项属于主扩散（再分布）的作用有（）。
①调节表面浓度②控制进入硅表面内部的杂质总量③控制结深A.①B.② C .③ D.①③7.结深表达式可统一写成：，对于有限表面源扩散，A=（）a．b．8.扩散多在_ _ （高/低）温下进行, 恒定表面源扩散的杂质分布服从______ _ 分布，有限表面源扩散的杂质分布服从____ _分布。
9. 结深的测量方法有_____ 法、磨槽法、光干涉法。
10．离子注入掺杂纯度高，是因为（）。
A.杂质源的纯度高B.注入离子是通过质量分析器选出来的11．LSS理论认为，注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立的过程：①，②。
12.减弱或消除沟道现象的措施有：（）1.入射方向偏离沟道轴向2. 入射方向平行沟道轴向3.样品表面淀积一层二氧化硅4. 样品表面淀积一层氮化硅A．1,3 B. 2,3 C. 1,3,4 D. 2,3,413.真空蒸发就是利用蒸发材料在高温时所具有的进行薄膜制备。
14．溅射法制备薄膜的温度比真空蒸发低。
（）对/错15．边界层（附面层）厚度δ（x）定义为从速度为零的硅片表面到气流速度为时的区域厚度。
16．BPSG是通过在中掺杂和形成的。
微电子工艺技术-复习要点答案(完整版)
第四章晶圆制造1．CZ法提单晶的工艺流程。
说明CZ法和FZ法。
比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。
答：1、溶硅2、引晶3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。
CZ法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化〔需要注意的是熔硅的时间不宜过长〕。
将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒逐渐降低到熔融的硅中，籽晶外表得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。
当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。
使其沿着籽晶晶体的方向凝固。
籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。
FZ法：即悬浮区融法。
将一条长度50-100cm 的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。
加热将多晶硅棒的低端熔化，然后把籽晶溶入已经熔化的区域。
熔体将通过熔融硅的外表张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。
此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。
当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。
CZ法优点：①所生长的单晶的直径较大，成本相对较低；②通过热场调整及晶转，坩埚等工艺参数的优化，可以较好的控制电阻率径向均匀性。
缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶。
FZ法优点：①可重复生长，提纯单晶，单晶纯度较CZ法高。
②无需坩埚、石墨托，污染少③高纯度、高电阻率、低氧、低碳④悬浮区熔法主要用于制造别离式功率元器件所需要的晶圆。
缺点：直径不如CZ法，熔体与晶体界面复杂，很难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。
MCZ：改良直拉法优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀性2．晶圆的制造步骤【填空】答：1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅到达合适的掺杂均匀度。
2、切片3、磨片和倒角4、刻蚀5、化学机械抛光3. 列出单晶硅最常使用的两种晶向。
微电子工艺 离子注入
称作投影射程。
内有多少条鱼浓度（个数域单位体积内有多少条鱼,…….离子源通过吸极电源把离子从离子源引出可变狭缝v⊕一个质量数为M的正离子，以速度v垂直于磁力线的方向进入磁场，受洛伦茨力的作用，在磁场中作匀速圆周运动的半径为R。
子离开分析仪电磁场的磁极平行平板电极⊕当离子束垂直进入均匀的正交电磁场时，将同时受到电场力和洛伦茨力的作用，这两个力的方向正好相反，只有在某个质量为M的离子在分析器中所受的电场力和洛伦茨力的数值相等时，不发生偏转而到达靶室，大于或小于M的离子则被偏转加速器加速离子，获得所需能量；高真空（<10-6Torr 静电加速器：调节离子能量静电透镜：离子束聚焦静电偏转系统：滤除中性粒子X方向扫描板Y方向扫描板扫描范围中性束偏转板+-的浓度比其它地方高。
终端台：控制离子束扫描和计量离子束扫描：扫描方式：静电扫描、机械扫描和混合扫描。
常用静电扫描和混合扫描。
静电光栅扫描适于中低束流机，机械扫描适于强束流机。
两种注入机扫描系统<110>向和偏转10°方向的晶体结构视图<111><100><110>40 kevP +31注入到硅中的浓度分布0.20.40.60.8 1.0µm43210 注入深度对准<110> 偏<110> 2°偏<110> 8°子在靶中行进的重要效应之一。
窗口边缘处浓度为同等深度窗口中心部位浓度的1/2离子越轻，阈值剂量越高；温度越高，阈值剂量越高。
扩散率提高，聚集成团，几种等时退火条件下，硅中注入硼离子的激活百分比。
微电子工艺技术 复习要点答案完整版
微电子工艺技术-复习要点答案)完整版(第四章晶圆制造法。
比法和FZ1．CZ法提单晶的工艺流程。
说明CZ FZ三种生长方法的优缺点。
较单晶硅锭CZ、MCZ和答：法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石CZ3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。
1、溶硅2、引晶。
将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒）英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化（需要注意的是熔硅的时间不宜过长逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。
当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。
使其沿着籽晶晶体的方向凝固。
籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。
的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。
加热将多晶硅棒的低端熔化，然后50-100cm FZ法：即悬浮区融法。
将一条长度把籽晶溶入已经熔化的区域。
熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。
此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。
当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。
法优点：①所生长的单晶的直径较大，成本相对较低；②通过热场调整及晶转，坩埚等工艺参数的优化，可以较好CZ的控制电阻率径向均匀性。
缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶。
③高纯度、高电阻率、低法高。
②无需坩埚、石墨托，污染少 CZFZ法优点：①可重复生长，提纯单晶，单晶纯度较法，熔体与晶体界面复杂，很④悬浮区熔法主要用于制造分离式功率元器件所需要的晶圆。
缺点：直径不如CZ氧、低碳难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。
优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀MC：改进直拉法性2．晶圆的制造步骤【填空】答：1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。
微电子工艺作业参考答案(第1(第10次))-
微电子工艺作业参考答案(第1（第10次)）-微电子工艺操作参考答案第一次操作(全体参与)1，微电子在人类社会中的作用简述a:自20世纪40年代晶体管诞生以来，微电子技术发展极为迅速，现已进入大规模集成电路和系统集成时代，成为整个信息时代的标志和基础。
毫不夸张地说，如果没有微电子技术，今天就不会有信息社会。
纵观人类社会发展的文明史，生产方式的所有重大变化都是由新的科学发明引起的。
科学技术作为第一生产力，推动着社会的发展。
1774年，英国格拉斯哥大学的修理工瓦特发明了蒸汽机，这引发了第一次工业革命，产生了现代纺织和机械制造业，把人类带入了一个机器被用来扩展和发展人类体力劳动的时代。
1866年，德国科学家西门子发明了发电机，引发了以电气化工业为代表的第二次技术革命。
目前，我们正在经历一场新的技术革命。
虽然第三次技术革命包括新材料、新能源、生物工程、海洋工程、航天工程和电子信息技术等。
，以微电子学为核心的电子信息技术仍然是影响最大、渗透力最强和最具代表性的新技术革命。
信息是客观事物状态和运动特征的共同表现，是仅次于物质和能量的第三大资源，是人类物质文明和精神文明赖以发展的三大支柱之一。
当前，世界正处于一场跨越时空的新信息技术革命之中。
它将对社会经济、政治和文化产生比人类历史上任何其他技术革命更大的影响。
它将改变我们人类生产、生活、工作和治理国家的方式。
实现社会信息化的关键是各种计算机和通信设备，但其基础是半导体和微电子技术。
1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于宾夕法尼亚大学摩尔学院，运行速度仅为每秒5000次，存储容量仅为1000位，平均稳定运行时间仅为7分钟。
当时，专家认为世界上只有四个ENIAC单元就足够了。
然而，仅仅半个多世纪后，现在世界上有数亿台计算机。
微电子学是这一巨大变化的技术基础。
现在，电子信息产业已经成为世界上最大的产业毫无疑问，21世纪将是信息化的世纪。
微电子产业在国民经济中的战略地位首先体现在现代食物链的关系上。
第四章离子注入
离子/cm2）内变化,且在此范围内精度可控制 到±1％。与此相反,在扩散系统中,高浓度时 杂质浓度的精度最多控制到 5 － 10 ％ , 低浓度 时比这更差。
3、离子注入时，衬底一般是保持在室温或温
度不高（≤ 400℃）， 因此，可用各种掩模 （如氧化硅、氮化硅、铝和光刻胶）进行选 择掺杂。在制备不能采用扩散工艺的器件时， 这为独特的自对准掩模技术的设计提供了很 大的自由度。 4、离子束的穿透深度随离子能量的增大而增 大，因此，控制同一种或不同种的杂质进行 多次注入时的能量和剂量，可以在很大的范 围内得到不同的掺杂剂浓度分布截面。用这 种方法比较 容易获得超陡的和倒置的掺杂截 面。
在 x = RP 的两侧，注入离子浓度对称地下降， 且下降速度越来越快： 峰值附近与实际分布符合较 好，当离峰值位置较远时，有较 大偏离。
注入离子的二维分布
注入离子的真实分布
真实分布非常复杂，不 服从严格的高斯分布 硼比硅原子质量轻得多， 硼离子注入就会有较多 的大角度散射。被反向 散射的硼离子数量也会 增多，因而分布在峰值 位置与表面一侧的离子 数量大于峰值位置的另 一侧，不服从严格的高 斯分布。 砷等重离子和硼轻离子 的分布正好相反。
于两者之间。因此，沟道效应 依<110 >、 <111>、 <100 >顺序减 弱。
100
倾斜旋转硅片后的无序方向
实践表明，沟道效应与多种因素有关，包括：
单晶靶的取向 离子的注入方向 离子的注入能量 注入时的靶温
注入剂量
将沟道效应降低到最小：
a. 在晶体上覆盖一层非晶体的表面层：常用非晶覆盖材料是一 层薄氧化层。使离子束方向随机化，离子以不同角度进入晶片； b. 将晶片晶向偏转：大部分注入系统将硅片倾斜7°，并从平边 扭转22°； c. 在晶片表面制作一个损伤层：在晶片表面注入大量硅或锗可 以损伤晶片表面，在晶片表面产生一个随机层。
微电子答案
1.说明导带,价带,禁带的含义.价带：被价电子填充的能带导带：被自由电子填充的能量最低的能带禁带：导带底与价带顶之间能带2.说明施主,受主,浅能级杂质, 深能级杂质的含义。
施主：向半导体提供一个电子本身成为带正电的离子的的杂质原子受主：向半导体中提供一个空穴而本身接受一个电子并成为带负电的离子的杂质原子浅能级杂质：处在离导带和价带较近的能级中的杂质深能级杂质：处在离导带和价带较远的能级中的杂质3.说明费米能级，有效质量，迁移率，扩散运动，漂移运动的含义。
费米能级：绝对零度下电子的最高能级，反映电子的填充水平。
有效质量：电子在加速运动中表现出来的质量。
迁移率：反映半导体中载流子导电能力的参数扩散运动：载流子电场作用下形成漂移运动以外，因在空间的不均匀分布，由高浓度区域向低浓度区域运动．漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。
4.画图说明扩散渗杂，离子注入工艺原理。
5.画图说明蒸发成膜，溅射成膜的工艺原理。
6.画图说明光刻工艺原理7.画图说明反应离子刻蚀工艺原理。
8.说明塑封DIP（双列直插式封装结构）内部封装结构。
9.画图说明多芯片组装（MCM）和三维封装的含义。
将多个裸芯片不加封装，直接装载于同一印制板上并封装于同一壳体内10.哪些效应可能会造成集成电路的失效？电迁移现象？它的模式有哪些？集成电路的失效外壳漏气；外引线松动、锈蚀、断裂，芯片与外壳衬底粘结不良或脱落，内引线有缺陷或断裂，内引线与芯片或外壳的焊接不良，产生虚焊、金属铝膜氧化、腐蚀、损伤或断开；芯片表面有多余物、外来杂质，芯片表面漏电；芯片裂纹、破碎或缺损；氧化层有针孔或龟裂；表面击穿电迁移现象;电流在布线中运动时由于电子和铝原子的相互碰撞使铝原子发生迁移短路互连布线间电迁移而产生小丘堆积，引起相邻两条互连线短路，这在微波器件或VLSI中尤为多见。
断路在金属化层跨越台阶处或有伤痕处，应力集中，电流密度大，可因电迁移而发生断开。
11.画图说明MEMS压力传感器与湿度传感器的工作原理。
微电子工艺作业参考答案(第1-第10次) - 副本
微电子工艺作业参考答案第一次作业（全体交）1、简单叙述微电子学对人类社会的作用答：自上世纪40年代晶体管诞生以来，微电子学科技术发展异常迅猛，目前已进入到巨大规模集成电路和系统集成时代，已经成为整个信息时代的标志和基础。
可以毫不夸张地说，没有微电子就没有今天的信息社会。
纵观人类社会发展的文明史，一切生产方式的重大变革都是由新的科学发明而引起的。
科学技术作为第一生产力，推动者社会向前发展。
1774年，英国格拉斯哥大学的修理工瓦特发明了蒸汽机，触发了第一次工业革命，产生了近代纺织业和机械制造业，使人类进入了利用机器延伸和发展人类体力劳动的时代。
1866年，德国科学家西门子发明了发发电机，引发了以电气化工业为代表的第二次技术革命。
当前，我们正在经历着一场新的技术革命，虽然第三次技术革命包含了新材料、新能源、生物工程、海洋工程、航天工程和电子信息技术等等，但影响最大、渗透性最强、最具有新技术革命代表性的仍是以微电子技术为核心的电子信息技术。
信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍表现形式，是继材料和能源之后的第三大资源，是人类物质文明与精神文明赖以发展的三大支柱之一。
目前，全球正处在一场跨越时空的新的信息技术革命中，它将比人类历史上的任何一次技术革命对社会经济、政治、文化等带来的冲击都更为巨大，它将改变我们人类的生产方式、生活方式、工作方式，以及治理国家的方式。
实现社会信息化的关键是各种计算机和通讯设备，但其基础都是半导体和微电子技术。
1946年，美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生了世界第一台电子计算机ENIAC，运行速度只有每秒5000次，存储容量只有千位，平均稳定运行时间只有7分钟。
当时的专家认为，全世界只要有4台ENIAC就足够了。
然而，仅仅过了半多世纪，现在全世界的计算机数量已多达数亿台。
造成这个巨大变革的技术基础就是微电子。
现在，电子信息产业已经成为全球第一大产业。
毫无疑问，21世纪将是信息化的世纪。
《集成电路工艺原理》试题第4章
第四章填空题1.注入离子在靶内的能量损失分为和两个过程。
2.使一个处于晶格位置的原子发生移位，所需要的最小能量称为。
3.当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，会出现。
4.是表征注入离子分布分散情况的一个量。
5.横向效应与注入离子的和有关。
答案1 核碰撞，电子碰撞2 移位阈能3 沟道效应4 标准偏差5 种类，能量选择题1.离子注入时，使晶体主轴方向偏离注入方向是为了避免。
BA.横向效应B.沟道效应C. 热电子效应2.注入离子的能量可分为三个区域，高能区是以占主要地位。
AA. 电子阻止本领B. 核阻止本领C. 核阻止和电子阻止本领3.注入离子的能量可分为三个区域，低能区是以占主要地位。
AA.核阻止本领B.电子阻止本领C. 核阻止和电子阻止本领4.注入离子的能量可分为三个区域，中能区是以占主要地位。
CA.核阻止本领B.电子阻止本领C. 核阻止和电子阻止本领判断题1.相同能量注入离子，离子越轻，横向效应越显著。
（ ) √2.相同离子，能量越轻，横向效应越显著。
（ ) ×3.轻离子在注入的初始阶段，其损伤是以电子阻止为主导。
（）√4.轻离子在注入时，其损伤是以核阻止为主导。
（）×5.重离子在注入时，其损伤是以电子阻止为主导。
（）×6.重离子在注入时，其损伤是以核阻止为主导。
（）√7.等离子体中高速运动的电子与其它粒子的碰撞是维持气体放电的主要微观机制。
（）√名词解释1.级联碰撞2.等离子体韒层3.RTP4.热退火5.沟道效应6.横向效应7.LSS理论答案1.级联碰撞：ET»Ed：位移原子（反冲原子）再与靶原子碰撞，产生级联碰撞。
2.等离子体鞘层--是电子与离子具有不同速度的一个直接后果。
即任何处于等离子体中的物体相对于等离子体来讲都呈现出负电位，并且在物体的表面附近出现正电荷积累。
3.RTP：快速退火技术，瞬时内使硅片的某个区域加热到所需要的温度，并在较短的时间内完成退火。
微电子工艺习题参考解答
CRYSTAL GROWTH AND EXPITAXY1．画出一50cm 长的单晶硅锭距离籽晶10cm 、20cm 、30cm 、40cm 、45cm 时砷的掺杂分布。
（单晶硅锭从融体中拉出时，初始的掺杂浓度为1017cm -3） 2．硅的晶格常数为5.43Å．假设为一硬球模型： (a)计算硅原子的半径。
(b)确定硅原子的浓度为多少(单位为cm -3)?(c)利用阿伏伽德罗(Avogadro)常数求出硅的密度。
3．假设有一l0kg 的纯硅融体，当硼掺杂的单晶硅锭生长到一半时，希望得到0.01 Ω·cm 的电阻率，则需要加总量是多少的硼去掺杂?4．一直径200mm 、厚1mm 的硅晶片，含有5.41mg 的硼均匀分布在替代位置上，求： (a)硼的浓度为多少?(b)硼原子间的平均距离。
5．用于柴可拉斯基法的籽晶，通常先拉成一小直径(5.5mm)的狭窄颈以作为无位错生长的开始。
如果硅的临界屈服强度为2×106g/cm2，试计算此籽晶可以支撑的200mm 直径单晶硅锭的最大长度。
6．在利用柴可拉斯基法所生长的晶体中掺入硼原子，为何在尾端的硼原子浓度会比籽晶端的浓度高?7．为何晶片中心的杂质浓度会比晶片周围的大?8．对柴可拉斯基技术，在k 0=0.05时，画出C s /C 0值的曲线。
9．利用悬浮区熔工艺来提纯一含有镓且浓度为5×1016cm -3的单晶硅锭。
一次悬浮区熔通过，熔融带长度为2cm ，则在离多远处镓的浓度会低于5×1015cm -3？10．从式L kx s e k C C /0)1(1/---=，假设k e =0.3，求在x/L=1和2时，C s /C 0的值。
11．如果用如右图所示的硅材料制造p +-n 突变结二极管，试求用传统的方法掺杂和用中子辐照硅的击穿电压改变的百分比。
12．由图10.10，若C m =20％，在T b 时，还剩下多少比例的液体?13．用图10.11解释为何砷化镓液体总会变成含镓比较多?14．空隙n s 的平衡浓度为Nexp[-E s /(kT)]，N 为半导体原子的浓度，而E s 为形成能量。
第四章 离子注入
离子注入系统的原理示意图
离子源 等离子体 吸出组件 分析用磁铁
加速管
离子束
工艺腔 扫描圆盘
离子注入系统的原理示意图
掺杂浓度及深度的控制
离子注入机 掺杂离子 束扫描 掩蔽层 束扫描
掩蔽层 掩蔽层 掩蔽层
低能量 低剂量 快扫描速度
离子注入机
高能量 高剂量 低扫描速度
xj
硅衬底
xj 硅衬底
(a)低掺杂浓度(n, p)及浅结深(xj)
式中，E0—注入离子的初始能量。
4.2 注入离子分布
2.投影射程XP： 总射程R在离子入射方向 （垂直靶片）的投影长度 ，即离子注入的有效深度。
3.平均投影射程RP： 投影射程XP的平均值， 具有统计分布规律—— 几率分布函数。
4.2 注入离子分布
4.标准偏差（投影偏差）△RP— 反映了RP的分散程度（分散宽度）。
1 x R 2 Q0 p N ( x) exp 1/ 2 ( 2 ) R p 2 R p
由图可见，浓度分布具有以 下几个特点： 在平均投影射程x＝Rp处有 一最高浓度
N max NS NS 0.4 R p 2 R p
N max 2 ln( ) NB
常用离子在硅中的注入能量(KeV) 与射程(A)等数据的关系
4.2 注入离子分布
4.2.2 横向效应 ①横向效应与注入能量成正比；
②是结深的30％-50％；
z ③窗口边缘的离子浓度是中心 离子浓度 处的50％； （lg坐标） 沿x方向垂直入射各向同性非晶 靶内，注入离子空间分布函数为： 离子束
在平均投影射程Rp两边，注入离子浓度对称下降， x-Rp 越大，下降越快。在x-Rp＝±△RP处N(x)/Nmax=e-1/2=0.6065 1 x pn结的位置：
电子科大微电子工艺(第四章)淀积wg3-4-4解析
■ LPCVDPoly－Si的用途：
① 掺杂的Poly－Si在MOS器件中用做栅电极 ② 掺杂的Poly－Si做多晶电阻
■ LPCVDPoly－Si工艺： SiH4 → Si＋ 2H2 温度：575℃～650℃ 压力： 0.2～1.0Torr 淀积速率：10～20nm/分
4.2 化学气相淀积原理
化学气相淀积气源
4.2 化学气相淀积原理
4. 常规薄膜生长过程
4.2 化学气相淀积原理
成核 聚焦成束/岛生长 连续成膜
4.2 化学气相淀积原理
5. CVD薄膜淀积反应步骤
4.2 化学气相淀积原理
1)气体传输至淀积区域：反应气体从反应腔入口区域到 硅片表面的淀积区域
2)膜先驱物形成：气相反应导致膜先驱物（将组成膜最 初的原子和分子）和副产物的形成
1. 常压CVD(APCVD)淀积工艺
4.3 化学气相淀积工艺
APCVD工艺： APCVD通常用于淀积SiO2和掺杂的SiO2（PSG、BPSG、 FSG等），这些薄膜主要用于层间介质ILD和槽介质填 充。
1).用2～10％的SiH4淀积SiO2： SiH4＋O2 →SiO2＋H2
温度：450℃～500℃ 压力：760Torr 优点：可在金属铝连线上淀积SiO2作为ILD 缺点：台阶覆盖能力和间隙填充能力都很差。
■ 金属和金属化合物薄膜将在后续章节中介绍。
4.1 引 言
4.薄膜的概念：在衬底上生长的薄固体物质，在三维结构 中厚度远远小于长和宽。
5. 集成电路对薄膜的要求（薄膜特性）： 1) 好的台阶覆盖能力 2) 填充高的深宽比间隙的能力 3) 好的厚度均匀性 4) 高纯度和高密度 5) 受控制的化学剂量 6) 高度的结构完整性和低的应力 7) 好的电学特性 8) 对衬底材料或下层膜好的粘附性
微电子工艺答案第四章离子注入习题参考答案
2. 离子注入技术的实施过程中包括注入和退火两个基本工艺 过程。试描述退火工艺过程的工艺目的。 答 ：所谓退火，是一个工艺过程：将完成离子注入的硅片置 于特定的温度下，经过适当时间的热处理，则可达到两个目 的。第一个目的是使硅片由于高能离子注入而产生的表层晶 格损伤部分地或绝大部分得到消除；另一个目的是使处于电 离状态的掺杂离子得到激活还原为受主或施主状态，从而使 少数载流子的寿命、迁移率得到恢复。
3
3. 离子在靶内运动时，损失能量可分核阻止和电子阻止，解 释什么是核阻止、电子阻止？在一级近似下，两种阻止本领 与注入离子能量具有何关系？
答：核阻止即核碰撞，是注入离子与靶原子核之间的相互碰 撞。因两者质量是一个数量级，一次碰撞可以损失较多能量， 且可能发生大角度散射，使靶原子核离开原来的晶格位置， 留下空位，形成缺陷。
第四章 离子注入习题参考答案
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1. 试叙述离子注入掺杂技术与常规热扩散掺杂技术的不同之 处。
1）掺杂纯度高； 2）注入剂量范围宽，同一平面内杂质分布的均匀性精度在
±1％以内； 3）不受固溶度限制、掩模材料范围大； 4）可精确控制掺杂的浓度分布和掺杂深度； 5）掺杂温度低，可避免产生热缺陷； 6）横向扩散效应小； 7）易于实现化合物半导体的掺杂； 8）可通过氧化硅膜进行注入，可有效防止污染。
7
5. 注入离子在无定形靶纵向服从何分布，有何特点？
服从高斯分布：
N(x)Nmaxexp12xRRpp
2
特点
1）在 x = RP 处的两边，注入离子浓度对称地下降，且下 降速度越来越快。
2）注入剂量为
N s0N (x)d x2N m aR x p
3）最大浓度Nmax位置在样品内的平均投影射程处
(整理)微电子工艺答案,整理好的了
1.1.保护器件避免划伤和沾污2.限制带电载流子场区隔离（表面钝化）3.栅氧或存储单元结构中的介质材料4.掺杂中的注入掩蔽5.金属导电层间的电介质6.减少表面悬挂键2.化学反应：Si+2H2O->SiO2+2H2水汽氧化与干氧氧化相比速度更快，因为水蒸气比氧气在二氧化硅中扩散更快、溶解度更高3.、1.干氧：Si＋O2 SiO2氧化速度慢，氧化层干燥、致密，均匀性、重复性好，与光刻胶的粘附性好2、水汽氧化：Si+H2O SiO2（固）+H2(气)氧化速度快，氧化层疏松，均匀性差，与光刻胶的粘附性差3、湿氧：氧气携带水汽，故既有Si与氧气反应，又有与水汽反应氧化速度、氧化质量介于以上两种方法之间4.掺杂物、晶体晶向、压力、温度、水蒸气5.界面陷阱电荷、可移动氧化物电荷6.工艺腔、硅片传输系统、气体分配系统、尾气系统、温控系统4.工艺腔是对硅片加热的场所，由垂直的石英罩钟、多区加热电阻丝和加热管套组成硅片传输系统在工艺腔中装卸硅片，自动机械在片架台、炉台、装片台、冷却台之间移动气体分配系统通过将正确的气体通到炉管中来维持炉中气氛控制系统控制炉子所有操作，如工艺时间和温度控制、工艺步骤的顺序、气体种类、气流速率、升降温速率、装卸硅片...1.(1)薄膜：指某一维尺寸远小于另外两维上的尺寸的固体物质。
. （2）.好的台阶覆盖能力 ..高的深宽比填隙能力(>3:1)厚度均匀(避免针孔、缺陷） ..高纯度和高密度 ..受控的化学剂量..结构完整和低应力（导致衬底变形,..好的粘附性避免分层、开裂致漏电）2.（1）晶核形成分离的小膜层形成于衬底表面，是薄膜进一步生长的基础。
（2）凝聚成束形成(Si)岛，且岛不断长大（3）连续成膜岛束汇合并形成固态的连续的薄膜淀积的薄膜可以是单晶（如外延层）、多晶（多晶硅栅）和无定形（隔离介质，金属膜）的3.答：..多层金属化：用来连接硅片上高密度器件的金属层和绝缘层 ..关键层：线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层。
微电子工艺学试卷(A卷)及参考答案
文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.华中科技大学2010—2011学年第二学期 电子科学与技术专业《微电子工艺学》试卷（A 卷）一、判断下列说法的正误，正确的在后面括号中划“√”，错误的在后面括号中划“×”（本大题共12小题，每小题2分，共24分）1、用来制造MOS 器件最常用的是（100）面的硅片，这是因为（100）面的表面状态更有利于控制MOS 器件开态和关态所要求的阈值电压。
（√）2、在热氧化过程的初始阶段，二氧化硅的生长速率由氧化剂通过二氧化硅层的扩散速率决定，处于线性氧化阶段。
（× ）3、在一个化学气相淀积工艺中，如果淀积速率是反应速率控制的，则为了显著增大淀积速率，应该增大反应气体流量。
（ × ）4、LPCVD 紧随PECVD 的发展而发展。
由660℃降为450℃，采用增强的等离子体，增加淀积能量，即低压和低温。
（×）5、蒸发最大的缺点是不能产生均匀的台阶覆盖，但是可以比较容易的调整淀积合金的组分。
（×）6、化学机械抛光(CMP)带来的一个显著的质量问题是表面微擦痕。
小而难以发现的微擦痕导致淀积的金属中存在隐藏区，可能引起同一层金属之间的断路。
（√）7、曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深线性减小。
如果增大投影物镜的数值孔径，那么在提高光刻分辨率的同时，投影物镜的焦深也会急剧减小，因此在分辨率和焦深之间必须折衷。
（ √ ）8、外延生长过程中杂质的对流扩散效应，特别是高浓度一侧向异侧端的扩散，不仅使界面附近浓度分布偏离了理想情况下的突变分布而形成缓变，且只有在离界面稍远处才保持理想状态下的均匀分布，使外延层有效厚度变窄。
（ × ）9、在各向同性刻蚀时，薄膜的厚度应该大致大于或等于所要求分辨率的三分之一。
如果图形所要求的分辨率远小于薄膜厚度，则必须采用各向异性刻蚀。
（ × ）10、热扩散中的横向扩散通常是纵向结深的75%~85%。
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5. 注入离子在无定形靶纵向服从何分布，有何特点？
服从高斯分布：
N(x)Nmaxexp12xRRpp
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特点
1）在 x = RP 处的两边，注入离子浓度对称地下降，且下 降速度越来越快。
2）注入剂量为
N s0N (x)d x2N m aR x p
3）最大浓度Nmax位置在样品内的平均投影射程处
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3. 离子在靶内运动时，损失能量可分核阻止和电子阻止，解 释什么是核阻止、电子阻止？在一级近似下，两种阻止本领 与注入离子能量具有何关系？
答：核阻止即核碰撞，是注入离子与靶原子核之间的相互碰 撞。因两者质量是一个数量级，一次碰撞可以损失较多能量， 且可能发生大角度散射，使靶原子核离开原来的晶格位置， 留下空位，形成缺陷。
第四章 离子注入习题参考答案
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1. 试叙述离子注入掺杂技术与常规热扩散掺杂技术的不同之 处。
1）掺杂纯度高； 2）注入剂量范围宽，同一平面内杂质分布的均匀性精度在
±1％以内； 3）不受固溶度限制、掩模材料范围大； 4）可精确控制掺杂的浓度分布和掺杂深度； 5）掺杂温度低，可避免产生热缺陷； 6）横向扩散效应小； 7）易于实现化合物半导体的掺杂； 8）可通过氧化硅膜进行注入，可有效防止污染。
或者对于给定的具有荷质比为 eo 的离子，可通过调节磁场B 使
之满足下式，从而使该种离子通过光阑2。
1
B
2V a eor 2
2
其余的离子则不能通过光阑2，由此达到分选离子的目的。
另外，若固定 r 和Va ，通过连续改变B ，可使具有不同荷 质比的离子依次通过光阑 2，测量这些不同荷质比的离子束流 的强度，可得到入射离子束的质谱分布。
5
质量分析器工作原理
洛伦兹力
Fm evB 向心力
mv 2 Fa R
进入质量分析器
前的离子能量 E eVa
进入质量分析器 后的离子能量
E 1 mv2 2
光阑1
v
B
Fm r
光阑2
1
1
rm eBv2emB2Va 2
e2oVBa2
2
6
从上式可知，满足荷质比
eo
2Va r2B2
的离子可通过光阑2。
2
2. 离子注入技术的实施过程中包括注入和退火两个基本工艺 过程。试描述退火工艺过程的工艺目的。 答 ：所谓退火，是一个工艺过程：将完成离子注入的硅片置 于特定的温度下，经过适当时间的热处理，则可达到两个目 的。第一个目的是使硅片由于高能离子注入而产生的表层晶 格损伤部分地或绝大部分得到消除；另一个目的是使处于电 离状态的掺杂离子得到激活还原为受主或施主状态，从而使 少数载流子的寿命、迁移率得到恢复。
N (xRp)N max 2 N sR P0 .4 R N Ps
6. 离子注入并在低于热扩散的温度下退火后，杂质纵向分布 为什么会出现高斯展宽与拖尾现象？
a) 离子注入后会对晶格造成简单晶格损伤和非晶层形成； b) 损伤晶体空位密度大于非损伤晶体，且存在大量间隙原
子和其他缺陷，使扩散系数增大，扩散效应增强； c) 故，虽然热退火温度低于热扩散温度，但杂质的扩散也
电子阻止即电子碰撞，是注入离子与靶内自由电子以及 束缚电子之间的相互碰撞。因离子质量比电子大很多，每次 碰撞离子能量损失很少，且都是小角度散射，且方向随机， 故经多次散射，离子运动方向基本不变。
在一级近似下，核阻止本领与能量无关；电子阻止本领 与能量的平方根成正比。
4
4. 写出离子注入设备的各个组成部分，并解释质量分析器的 工作原理？ 组成部分：离子源、质量分析器、加速系统、中性偏移器、 聚焦系统、偏转扫描系统、工作室 质量分析器的工作原理：见课件
是非常明显的，出现高斯展宽与拖尾现象。
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