硅工艺第3章 扩散习题参考答案
固体的扩散习题与答案
固体的扩散习题与答案固体的扩散习题与答案扩散是指物质在空间中自发的、无宏观流动的传递过程。
在固体中，扩散现象常常发生，它对于材料的性能和应用具有重要影响。
下面将介绍一些固体扩散的习题和答案，帮助读者更好地理解和掌握这一概念。
习题一：某金属材料的扩散系数为2.5×10^-5 cm^2/s，温度为800℃。
若在1小时内，该金属材料中某种元素的浓度从表面向内部下降了0.1%，求该元素在1小时内的扩散深度。
解答：根据扩散定律，扩散深度可以用以下公式计算：L = √(D × t)其中，L表示扩散深度，D表示扩散系数，t表示时间。
代入已知数据，得到：L = √(2.5×10^-5 cm^2/s × 3600 s)计算结果约为0.3 cm。
所以，在1小时内，该元素的扩散深度约为0.3 cm。
习题二：某金属材料的扩散系数为1.8×10^-6 m^2/s，温度为900K。
若在10小时内，该金属材料中某种元素的扩散深度为0.5 mm，求该金属材料的扩散系数。
解答：根据扩散定律，扩散系数可以用以下公式计算：D = (L^2)/(4t)其中，D表示扩散系数，L表示扩散深度，t表示时间。
代入已知数据，得到：D = (0.5×10^-3 m)^2 / (4 × 10 × 3600 s)计算结果约为2.08×10^-7 m^2/s。
所以，该金属材料的扩散系数约为2.08×10^-7 m^2/s。
习题三：某金属材料的扩散系数为1.2×10^-9 cm^2/s，温度为500℃。
若在5小时内，该金属材料中某种元素的扩散深度为0.2 mm，求该元素的扩散时间。
解答：根据扩散定律，扩散时间可以用以下公式计算：t = (L^2)/(4D)其中，t表示扩散时间，L表示扩散深度，D表示扩散系数。
代入已知数据，得到：t = (0.2 mm)^2 / (4 × 1.2×10^-9 cm^2/s)计算结果约为2.78×10^7 s。
微细加工习题答案
− x2
e 4Dt
− x2
= CSe 4Dt
∂C(x,t) = − x C(x,t)
∂x
2Dt
1
xj = 2
Dt
⎡ ⎢ln ⎣
⎛ ⎜ ⎝
CS CB
⎞⎤ 2 ⎟⎥ ⎠⎦
≡
A
Dt
(2) 假设扩散系数 D = 10-15 cm2/s，余误差分布的表面浓度 CS = 1019cm-3，高斯分布的杂质总量 QT = 1013cm-2，分别计算出 经 10、30、60 分钟几种扩散时间后余误差分布的杂质总量 QT 和高斯分布的表面浓度 CS 。
=
W2 min
= 0.065μm
kλ
这么薄的光刻胶，没有足够的耐腐蚀性。
第 7 章第 8 题 一种特殊的光刻胶工艺可以分辨MTF≥0.3的图形。用图 7.18计算NA＝0.4，S＝0.5的i线对准机最小尺寸？
解： （参考例 7.1）查图 7.18，当调制传输函数 MTF = 0.3，空间 相干系数 S = 0.5 时，空间频率为 0.59 v0 。
lg
85 40
⎞−1 ⎟⎠
=
3.05
(b)
CMTF = D100 − D0 = 0.36 D100 + D0
第 3 章 补充题
(1) 推导出余误差分布和高斯分布的浓度梯度表达式；假 设衬底杂质浓度为 CB ，试推导出余误差分布和高斯分布的结 深表达式。
(2) 假设扩散系数 D = 10-15 cm2/s，余误差分布的表面浓 度 CS = 1019cm-3，高斯分布的杂质总量 QT = 1013cm-2，分别计 算出经 10、30、60 分钟几种扩散时间后余误差分布的杂质总量 QT 和高斯分布的表面浓度 CS 。
IC工艺原理习题
第一章外延思考题1.外延是___________________________________________________________________。
2.名词解释:同质结外延,异质结外延正外延,反外延SOS，SOI结构软误差，3.埋层外延中的图形漂移与滑移原因及解决办法。
4.分析外延中的自掺杂效应,讨论解决办法。
5.分析外延中的可能产生的几种缺陷,讨论解决办法。
6.总结影响外延生长速率的几种因素,如何提高外延层质量。
7.根据两种硅气相外延的原理，比较两种硅气相外延的特点。
8.外延技术在双极及MOS电路的主要用途第二章氧化工艺10001. 根据硅和二氧化硅的密度和分子量，说明生长厚度为x0的氧化层，计算要消耗厚度为___ x0的硅层，二氧化硅的密度用2.27g/cm3,硅的密度用2.33g/cm3，硅的原子量为28，氧的原子量为16。
选择题10002. 氧化层厚度和氧化时间的关系式为x0=A tA B21412++-⎛⎝⎫⎭⎪τ/，请化简，当氧化时间很短时，即()BAt4/2<<+τ, 则X0=_____A.BAt()+τ B. B t()+τ C.2BAt()+τ D.2B t()+τ10004 .氧化层厚度和氧化时间的关系式为X0=A tA B21412++-⎛⎝⎫⎭⎪τ/，当氧化时间很短时，即()BAt4/2<<+τ，它属于（）A. 表面反应控制B. 扩散控制10006在温度相同的情况下，制备相同厚度的氧化层，分别用干氧，湿氧和水汽氧化，哪个需要的时间最长？（）A.干氧B.湿氧C.水汽氧化10008. 二氧化硅膜能有效的对扩散杂质起掩蔽作用的基本条件有哪些______1．杂质在硅中的扩散系数大于在二氧化硅中的扩散系数2．杂质在硅中的扩散系数小于在二氧化硅中的扩散系数3．二氧化硅的厚度大于杂质在二氧化硅中的扩散深度4．二氧化硅的厚度小于杂质在二氧化硅中的扩散深度A．2,4 B.1,3 C.1,4 D.2,310010. 半导体器件生产中所制备的二氧化硅薄膜属于（）A．结晶形二氧化硅 B. 无定形二氧化硅10011. 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．1,2 B. 1,2,3 C. 1,2,4,5 D.1,2,3,4,510012. 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. 1,2 B. 2,3 C. 2,4 D.1,410013. 硅平面制造工艺的硼、磷扩散都属于_____ A. 代位式扩散 B.间隙式扩散填空题:20001. 在硅-二氧化硅系统中存在______电荷、可动电荷、界面态电荷和氧化层陷阱电荷。
半导体工艺与制造技术习题答案(第三章)
氧化增强扩散机理：硅氧化时，在 Si-SiO2 界面附近产生了大量的间隙 Si 原子，过剩的间 隙 Si 原子可以和替位 B 相互作用，从而使原来处于替位的 B 变为间隙 B。当间隙 B 的近邻 晶格没有空位时，间隙 B 就以间隙方式运动；如果间隙 B 的近邻晶格出现空位时，间隙 B 又可以进入空位变为替位 B。这样，杂质 B 就以替位-间隙交替的方式运动，其扩散速度比 单纯的替位式扩散要快。 氧化阻滞扩散 机理： 用锑代替硼的扩散实验表明，氧化区正下方锑的扩散结深小于保护区 下方的扩散结深，说明在氧化过程中锑的扩散被阻滞。这是因为控制锑扩散的主要机制是空
3.杂质原子的扩散方式有几种？它们各自发生的条件是什么？
答：杂质原子的扩散方式主要有替位式和间隙式两大类。其中替位式分为交换式和空位式。 交换式是由于相邻两原子有足够高的能量，互相交换位置；空位式是由于有晶格空位，相邻 原子能够移动过来。间隙式分为挤出机制和 Frank-Turnbull 机制，挤出机制中，杂质原子踢 出晶格位置上的原子，进入晶格位置；Frank-Turnbull 机制中，杂质原子以间隙的方式进行 扩散运动，遇到空位可被俘获，成为替位杂质。
菲克第二定律表达式为：
针对不同边界条件求出该方程的解，可得出杂质浓度 C 的分布，即 C 与 x，t 的关系。
6.分别写出恒定表面源扩散和有限表面源扩散的边界条件、初始条件、扩散杂质 的分布函数，简述这两种扩散的特点。
答：（1）恒定表面源扩散 边界条件： 初始条件： 扩散杂质的分布函数，服从余误差分布
特点： 杂质分布形式：表面杂质浓度 Cs；时间、温度与扩进杂质总量； 结深：温度、时间与结深； 杂质浓度梯度：Cs 越大或 D 越小的杂质，扩散后的浓度梯度将越大。
工艺：扩散试题
扩散试卷1、我们采用的扩散杂质源为＿＿＿＿＿。
具有刺激性气味，如果纯度不高则呈＿＿＿＿＿色，熔点＿＿＿＿＿，沸点＿＿＿＿＿，在潮湿空气中＿＿＿＿＿。
扩散使用的清洗液为＿＿＿＿＿。
2、源瓶包装箱（包括整瓶及空瓶），应放置在专用的＿＿＿＿＿中，同时注意源瓶的方向，避免箱体＿＿＿＿＿，并且不准＿＿＿＿＿。
3、如果有氧气的存在，磷扩散的反应方程式为＿＿＿＿＿，如果没有氧气，容易生成对硅起腐蚀作用的物质是＿＿＿＿＿。
4、扩散后的外观检验分为＿＿＿＿＿、、等，测试主要为测量5、换源后，先打开“”，再打开“”；短暂通入500sccm的检查管路，观察是否起气泡进行进气检漏；如现象，则进入正常生产，如果现象，则按步骤重新更换。
（10分）6、生产前需要对气源部分（针对POCL3）检查的事项有：、、、、＿＿＿＿＿。
7、简述换源五点注意事项。
（10）8、简述扩散的主要目的。
（5分）9、简述扩散整机主要构成部分。
（10分）10、简述扩散间的洁净度及温湿度要求。
（10分）11、简单叙述扩散的流程。
（5分）12、如果扩散炉两台共8管，每管放置的石英舟上有200个插槽，采用单面（背靠背的插片）扩散工艺，在如下的工艺时间下，每小时的13、简述插片工位注意事项。
（10）14、扩散炉开机流程15、等离子刻蚀机开机流程16、关机检查事项17、方阻异常处理流程18、硅片在扩散炉中倾斜方向为＿＿＿＿＿。
19、方阻抽样顺序为＿＿＿＿＿。
20、方阻抽样抽取位置为（针对48所扩散炉及七星扩散炉）＿＿＿＿＿21、测量方阻时先测试＿＿＿＿＿后测试四周四点，周围四点的测试位置为距两边约＿＿＿＿＿处。
22、生产期间四探针测试仪处于＿＿＿＿＿状态。
23、测方阻前对四探针检查事项有：24、生产前应确认扩散设备＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿25、在使用新的舟叉套管或石英吸笔前，应先用＿＿＿＿＿将新的舟叉套管或石英吸笔擦拭干净。
26、抬舟时（针对48所扩散炉）应保持石英舟＿＿＿＿＿27、舟叉须放置于＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿中，不允许放在＿＿＿＿＿上。
2_《扩散工艺》作业
第二章《扩散工艺》作业
1、1000℃时在硅片中进行磷的预淀积扩散，直到磷的固溶度极限。
扩散时间为20分钟。
预淀积后，硅片表面被密封并在1100℃下做推进扩散。
为获得4.0μm 的结深，推进时间应为多少？假设衬底浓度为1017 cm-3。
推进后表面浓度是多
少？（已知1000℃时磷在硅中的固溶度为1021cm-3，磷的扩散系数为1.39×10-14 cm2/s，1100℃时磷的扩散系数为1.56×10-13 cm2/s ）
2、已知某硼扩散工艺中先进行950℃，11分钟预淀积扩散；再进行1180℃，40分钟推进扩散。
请问，在该工艺中，对硼起掩蔽作用所需的最小氧化层厚度为
多少埃（保留整数）？（已知950℃时硼在SiO2中的扩散系数为10-17 cm2/s ；1180℃时硼在SiO2中的扩散系数为4×10-15 cm2/s ）
3、某硼预淀积工艺的温度为950℃，衬底磷浓度为2×1015cm-3，要求预淀积后的方块电阻为80Ω/□，请确定预淀积所需时间。
（已知扩散层s=660(Ω·cm)-1，硼预淀积时表面浓度为4×1020cm-3， erfc-1(5×10-6) = 2.95，950℃时硼的扩散系数为5×10-15 cm2/s ）。
(完整版)第三章习题和答案
第三章习题和答案1. 计算能量在E=E c 到2*n 2C L 2m 100E E 之间单位体积中的量子态数。
解：2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式（3-6）。
322233*28100E 21233*22100E 0021233*231000L 8100)(3222)(22)(1Z VZZ )(Z )(22)(2322C22CL E m h E E E m V dE E E m V dE E g Vd dEE g d E E m V E g cn c Cn lm h E C nlm E C nn c n c）（）（单位体积内的量子态数）（2222222111'''2222'''''12''3'~()2(),(),()()()2,()x y z C t la a a xx y y z zt t lc c x y z at t l a Si Ge E k k k k h E k E m m m m m k k k k k k m m m h E k E k k k m k m m m k g k V m k• 证明：、半导体的（k ）关系为（）令则：在系中等能面仍为球形等能面在系中的态密度3. 当E-E F 为1.5k 0T ，4k 0T, 10k 0T 时，分别用费米分布函数和玻耳兹曼分布函数计算电子占据各该能级的概率。
''''2'31231'2231'2221223~().().42()()4()1001112()()4()()t t l c n c ntl E E dE k dZ g k k g k k dk m m m dZ g E E E V dE h i m g E sg E E E V hm sm m在空间的状态数等于空间所包含的状态数。
材料化学-第三章无机材料化学习题及答案
第三章-无机材料化学习题：1、详述固体中的扩散机理。
(10分)答：在结构完整的晶体中，扩散是难以进行的。
但在实际晶体中，存在着各种缺陷，扩散可以容易地通过点缺陷，沿着位错、晶粒间界、微晶表面进行。
(1)间隙扩散机理:扩散的原子在晶格间隙的位置之间运动，某些间隙型固溶体中的杂质原子的扩散就是这样。
例如，Fe—C体系中的C原子在α-Fe或γ-Fe基质中的扩散。
(2)空位扩散机理：以空位为媒介而进行的扩散。
空位周围相邻的原子跃入空位，该原子原来占有的格位就变成了空位，这个新空位周围的原子再跃入这个空位，以此类推，就构成了空位在晶格中无规的行走；而原子则沿着与空位运动相反的方向也作无规的行走，从而发生了原子的扩散。
(3)环形扩散机理：是指在密堆积的晶格中，两个相邻的原子同时互相直接地调换位置，即处于对等位置上的两个原子同时跃迁而互换位置。
这种情况发生的几率是很低的，因为这将引起晶格的变形，且需要很高的活化能。
但是如果有三个或更多个原子同时发生环形的互换位置，则活化能较低，因而这种环形扩散机制是可能的。
上述机理都属于通过点缺陷体扩散。
晶体位错、晶粒间界面和表面上都是结构组分活动剧烈的地方。
低温微晶体试样或位错密度大的试样，主要是晶粒间界和表面上的扩散。
这时处于界面上的原子和杂质原子，沿晶面运动，发生吸着或化学吸附，扩散现象是很显著的。
并且由于临近晶粒间界面和相间界面处的结构比内部的结构要松弛些，这里的原子扩散活化能也要小一些，大约相当于固体的气化热。
高温扩散机理是体扩散，而低温扩散机理是晶粒间界扩散。
2、详述固相反应机理。
(10分)答：固相反应比气相或液相反应复杂，其反应机理为：(1)吸着现象：吸附和解析(2)在界面上或均相区内原子进行反应(3)在固体界面上或内部形成新物相的核，即成核反应(4)物质通过界面和相区的输运，包括扩散和迁移。
3、详述固体热分解反应的动力学过程。
(10分)答：固体化合物的热分解是一个常见且获得广泛应用的固相反应，例如石灰石分解为CaO和CO2就属于这类反应。
10、扩散--半导体工艺原理答案
习题解答一、预淀积
二、求余误差分布和高斯分布
三、单晶生长方法？区别？
CZ法特点：
低功率IC的主要原料。
占有～80％的市场。
制备成本较低。
硅片含氧量高。
区熔法（Floating Zone method）特点：
硅片含氧量低、纯度高。
主要用于高功率IC。
制备成本比CZ法高。
难生长大直径硅晶棒。
低阻值硅晶棒、掺杂均匀度较差。
CZ法：
成本低、可做大尺寸晶锭、材料可重复使用更受欢迎
FZ法：
纯度高、成本高、小尺寸晶锭主要用在功率器件
四、晶体缺陷？分类
晶体缺陷(微缺陷) 是指任何妨碍单位晶胞在晶体中重复性地出现。
晶体缺陷依其形式可分为3大类：
五、扩散工艺参数
(1).结深：当用与衬底导电类型相反的杂质进行扩散时，在硅片内扩散杂质浓度与衬底原有杂质浓度相等的地方就
形成了pn结，结距扩散表面的距离叫结深。
(2).薄层电阻Rs（方块电阻）
(3).表面浓度：扩散层表面的杂质浓度。
热处理工艺与设备第3章习题答案
第3章钢的退火与正火1.名词解释扩散退火：将金属铸锭、铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，已达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称为均匀化退火。
脱氢退火：是防止锻造钢件组织中出现白点类氢脆而进行的退火工艺。
再结晶退火：经冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的退火工艺称为再结晶退火。
去应力退火：为了消除因塑性变形加工、锻造、焊接等造成的及铸件内存在的残余应力而进行的退火统称为去应力退火。
完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。
不完全退火：将钢件加热到Ac1和Ac3（或Ac cm）之间，经保温并缓慢冷却，以获得接近平衡的组织，这种热处理工艺称为不完全退火。
等温退火：将工件加热到高于Ac3温度并保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后随炉冷却或在空气中冷却的退火工艺称为等温退火。
球化退火：使钢中的碳化物球状化，或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。
2.退火与正火的目的是什么？答：退火的目的：（1）降低硬度，提高切削加工性能；（2）提高塑性，便于冷变形加工；（3）消除铸、锻、焊件过热组织缺陷，改善性能；（4）改善铸、锻件化学成分偏析；（5）减少固溶于钢中的氢，防止氢脆；（6）球化退火为淬火做良好的组织准备。
正火的目的：（1）细化组织，消除热加工过程造成的过热缺陷，使组织正常化；（2）对于低碳钢，正火可以提高硬度，改善切削加工性能；（2）对于过共析钢，正火可以消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备；（3）对于中碳钢，用正火代替调质处理，可以减少调质带来的变形，为高频淬火做组织准备；（4）对于大件用正火代替淬火可简化操作，降低成本。
《硅集成电路工艺》硅集成电路工艺期末试卷A
共 页 第 页说明：1。
拟题请用碳塑墨水钢笔书写。
不要出框。
除填空体、图解及特要求外一般不留答题空间。
- ---------------------------上------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------线---------------------------------专业班级 姓名 班内序号 西安邮电学院试题卷专用纸- ------------------------密--------------------------------封-----------------------------装----------------------------------订------------------------------线------------------------------------2．装订试卷，考生答卷时不得拆开或在框外留写标记，否则安零分计共 页 第 页说明： 1。
拟题请用碳塑墨水钢笔书写。
不要出框。
除填空体、图解及特要求外一般不留答题空间。
----------------------------上------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------线----------------------------------------专业班级 姓名 班内序号 西安邮电学院试题卷专用纸-------------------------密--------------------------------封-----------------------------装----------------------------------订------------------------------线-----------------------------------------2．装订试卷，考生答卷时不得拆开或在框外留写标记，否则安零分计。
工业硅成品工艺试题及答案
工业硅成品工艺试题及答案【题目】（1）工业上生产纯硅的工艺流程如下：①石英砂的主要成分是SiO2，在制备粗硅时，焦炭的作用是__________（填“氧化剂”或“还原剂”），生成气体的化学式为________；在该反应中，若消耗了3.0 g SiO2 ，则转移电子的总数为_______________。
②粗硅与氯气反应后得到沸点较低的液态四氯化硅，其中常混有一些高沸点、难挥发性液体杂质（与液态四氯化硅互溶），必须分离提纯。
其提纯方法为____（填字母）。
A. 蒸馏B. 过滤C. 萃取D. 蒸发（2）向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，看到的现象是____________________，写出沉淀变化的化学方程式________________________________。
（3）把10.2 g镁铝合金的粉末放入500mL过量的稀盐酸中，得到11.2 L H2（标准状况下）求：①该合金中镁的质量为__________。
②反应后所得溶液中Al3+的物质的量浓度为__________ （假设反应前后溶液体积不变）。
【答案】还原剂CO 1.204×1023 A 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色 4Fe（OH）2+O2 +2H2O＝4Fe（OH）3 4.8g0.4mol·L-1【解析】（1）二氧化硅和焦炭在高温下反应生成粗硅和CO，生成的粗硅和氯气化合生成四氯化硅，四氯化硅和氢气发生置换反应生成硅和氯化氢，据此解答。
（2）硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定易被氧化，据此解答。
（3）镁铝均能与盐酸反应产生氢气，根据金属的质量和产生的氢气体积结合方程式计算。
（1）①石英砂的主要成分是SiO2，二氧化硅和焦炭在高温下反应生成粗硅和一氧化碳，碳元素化合价升高，失去电子，因此在制备粗硅时，焦炭的作用是还原剂，生成气体的化学式为CO；在该反应中，硅元素化合价从+4价降低到0价得到4个电子，若消耗了3.0 g SiO2，二氧化硅的物质的量是3.0g÷60g/mol＝0.05mol，则转移电子的物质的量是0.05mol×4＝0.2mol，电子总数为0.2mol×6.02×1023/mol＝1.204×1023。
扩散考题
扩散试题考试时间：40分钟姓名：班次：1、每台扩散炉有几个炉管？每个炉管有几个温区？待机温度是多少？2、扩散石英舟有多少个槽？放多少槽假片？3、方块电阻检测每炉需抽检几片？每片测几个点？4、二厂扩散的方块电阻目标值是多少？范围是多少？5、扩散插片需要用到什么工具？插片时的注意事项？6、扩散卸片后卸在洗磷花篮时，扩散面的方向？7、扩散工艺需要使用的气体有哪些？8、POCl3是无色无味的液体么？9、当发现POCl3发生泄漏时，应该做出怎样的第一反应？10、目前扩散运行工艺，是在多高的温度下进行扩散的，600-700℃？800-900℃？1000℃以上？11、扩散插卸片不需要更换PVC手套，可持续使用直至损坏，对吗？12、硅片进入炉管，靠近炉尾的是硅片上边缘还是下边缘？13、硅片进行完扩散工艺后，会在storage上面冷却一段时间，问冷却时间约为多少？5min？10min？12min？14、扩散后硅片部分出现烧焦问题如何处理？15、扩散的目的？16、POCl3液态源扩散方法的优点？17、扩散反应原理？18、影响方块电阻测量的因素？19、运行扩散工艺的七个步骤？20、源瓶温度控制的范围？21、清洗石英制品用到的化学药品？22、方阻异常时该怎样处理？23、上舟后是否需要调整石英舟在slider上的位置？24、卸片顺序？25、未扩散硅片是P型硅还是N型硅？26、硅片在石英舟的线痕方向垂直于地面吗？27、扩散后硅片卸在洗磷花篮的线痕方向与地面平行吗？28、单面扩散扩散的是制绒面还是非制绒面？29、金属物品可以放在插卸片工作台上吗？30、清洗石英舟需要酸洗多长时间？。
无机材料科学基础扩散答案第七章
无机材料科学基础扩散答案第七章7-1 略7-2 浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么?解：扩散是由于梯度差所引起的，而浓度差只是梯度差的一种。
当另外一种梯度差，比如应力差的影响大于浓度差，扩散则会从低浓度向高浓度进行。
7-3 欲使Ca2＋在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，要求三价离子有什么样的浓度？试对你在计算中所做的各种特性值的估计作充分说明。
已知CaO肖特基缺陷形成能为6eV。
解：掺杂M3+引起V’’Ca的缺陷反应如下：当CaO在熔点时，肖特基缺陷的浓度为：所以欲使Ca2＋在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，M3+的浓度为，即7-4 试根据图7-32查取：（1）CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值；（2）Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值；并计算CaO和Al2O3中Ca2＋和Al3＋的扩散活化能和D0值。
解：由图可知CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值分别为，Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值分别为根据可得到CaO在1145℃和1650℃的扩散系数的比值为：，将值代入后可得，Al2O3的计算类推。
7-5已知氢和镍在面心立方铁中的扩散数据为cm2/s和cm2/s，试计算1000℃的扩散系数，并对其差别进行解释。
解：将T=1000℃代入上述方程中可得，同理可知。
原因：与镍原子相比氢原子小得多，更容易在面心立方的铁中通过空隙扩散。
7-6 在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在1600K温度下，保持硼在硅单晶表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面10－3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600℃＝8×10－12cm2/s；当时，）？解：此模型可以看作是半无限棒的一维扩散问题，可用高斯误差函数求解。
其中=0，，所以有0.5=，即=0.5，把=10－3cm，D1600℃＝8×10－12cm2/s代入得t=s。
习题
(A) LPCVD
(B) APCVD
(C) PECVD
(D) LCVD
３．关于PECVD-Si3N4薄膜的说正确的是 ABD 。
(A) 台阶覆盖性较好 (B) 含H
(C) 是中温工艺 (D) 常作为芯片保护膜
4. CVD工艺反应剂气体分子到达衬底表面特殊位置的机制有：扩散； 再发射 ； 表面迁移 。
A. 大，场助扩散 B. 大，横向扩散 C. 大，氧化增强 D. 小，横向扩散
，这是
效应引起的，它直接影
3. 扩散，采取两步工艺：预淀积温度高（1200℃）时间长（50min）,再分布温度低 （970℃）时间短（30min）,杂质近似服从高斯分布（ B ）
A. √
B. ×
4. 在p-Si中扩磷13分钟，测得结深为0.5μm，为使结深达到1.5μm，在原条件下还要 扩 104 分钟（只保留整数）。
解： （1）∵初始状态时已有0.1μm的氧化层
∴τ =（t2ox + Atox）/B=0.3 h ∴120分钟氧化后，氧化硅总厚度：t2ox + 0.5tox=0.2（2+0.3）, 得tox=0.473 μm ∴120分钟氧化SiO2的厚度为：0.473 μm-0.1 μm = 0.373 μm 答：在120分钟内，920℃水汽氧化过程中生长的SiO2的厚度为0.373 μm。 （2）在120分钟内水汽氧化中所消耗的硅的厚度为0.373 μm×0.44=0.16 μm 答：在120分钟内水汽氧化中所消耗的硅的厚度是0.16 μm。
5. 晶体内的扩散方式有 替位式扩散 、 填隙式扩散 、 替位-填隙式扩散。
6. 为什么替位式杂质的运动相比填隙式杂质运动更为困难？
答：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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
针对不同边界条件求出该方程的解， 针对不同边界条件求出该方程的解，可得出杂质浓度 C 的分 的关系。 布，即 C 与 x 、 t 的关系。
3
∂C(x, t) ∂2C(x, t) =D ∂t ∂x2
3. 写出恒定表面源扩散的边界条件、初始条件、扩散杂质的 写出恒定表面源扩散的边界条件、初始条件、 分布函数，并简述该扩散的特点。 分布函数，并简述该扩散的特点。 1) 边界条件 C (0, t) = Cs ， C(∞, t)= 0 2) 初始条件 C(x, 0)= 0 x>0 3) 扩散杂质的分布函数，服从余误差分布 扩散杂质的分布函数，
第三章 扩散习题参考答案
1
1. 简述杂质在硅晶体中的两种扩散机制。 简述杂质在硅晶体中的两种扩散机制。 答： 1）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。间隙杂质在间隙位置上的势能相对极小 在间隙位置上的势能相对极小， 间隙位置。间隙杂质在间隙位置上的势能相对极小，它 要 运 动 到 相 邻 的 间 隙 位 置 上 ， 必 须 越 过 高 度 为 Wi ＝ 0.6~1.2eV 的势垒，这个能量可依靠热涨落获得。 的势垒，这个能量可依靠热涨落获得。 热涨落获得 2）替位式扩散是指替位杂质从一个晶格位置运动到另一个 ）替位式扩散是指替位杂质从一个晶格位置运动到另一个 晶格位置上。首先，替位杂质的近邻要有空位 的近邻要有空位， 晶格位置上。 首先，替位杂质的近邻要有空位， 形成一 其次， 个空位所需能量为W 个空位所需能量为 v ；其次，替位杂质在晶格位置上相 对势能最低，而间隙位置处的势能最高， 对势能最低 ， 而间隙位置处的势能最高，它要运动到近 邻晶格上，必须越过高度为 的势垒。所以， 越过高度为W 邻晶格上，必须越过高度为 s的势垒。所以，替位杂质 要依靠热涨落获得大于W 热涨落获得大于 的能量才能进行扩散。 要依靠热涨落获得大于 v+Ws的能量才能进行扩散。
> 600。 C
4 PCl5 + 5O2 = 2 P2O5 + 10Cl 2 ↑ 氧过量
7
石英舟 接排 风口 阀门和流量计 液态源 氧气 载气 温度控制池
液态源扩散系统
8
4) 特点 a. 杂质分布形式：表面杂质浓度 s 与扩散深度成反比；杂质 杂质分布形式：表面杂质浓度C 与扩散深度成反比； 总量不变； 总量不变； b. 结深：扩散长度、衬底杂质浓度； 结深：扩散长度、衬底杂质浓度； c. 杂质浓度梯度： 杂质浓度梯度：
− Q C(x, t) = e 4Dt πDt
2 1− C(x, t) = CS π
∫
x 2 Dt 0
x = CSerfc e dλ 2 Dt
−λ2
4. 写出有限表面源扩散的边界条件、初始条件、扩散杂质的 写出有限表面源扩散的边界条件、初始条件、 分布函数，并简述该扩散的特点。 分布函数，并简述该扩散的特点。 1) 边界条件 C ( ∞, t ) = 0 2) 初始条件 C（x, 0）= Cs = Q / h， 0≤ x ≤ h ； （ ） ， ≤ C（x, 0）= 0， （ ） ， x > h； ； 3) 扩散杂质的分布函数，服从高斯分布x2 扩散杂质的分布函数，
2
2. 写出菲克第一定律和菲克第二定律的表达式。 写出菲克第一定律和菲克第二定律的表达式。 答：菲克第一定律的表达式
dC(x, t) J (x, t) = −D dx
它揭示的含义为：杂质的扩散流密度J正比于 它揭示的含义为：杂质的扩散流密度 正比于杂质浓度梯度 扩散流密度 正比于杂质浓度梯度 C/ x，正比于杂质在基体中的扩散系数 体现了温度 与 扩散系数D(体现了温度 ，正比于杂质在基体中的扩散系数 体现了温度T与 扩散流密度J的关系 )。 扩散流密度 的关系 。 菲克第二定律也即扩散方程，其表达式为： 菲克第二定律也即扩散方程，其表达式为：
6
6. 写出采用三氯氧磷 写出采用三氯氧磷(POCl3)液态杂质源进行磷扩散的化学 液态杂质源进行磷扩散的化学 反应方程式，并画出常规液态源磷扩散工艺实现系统。 反应方程式，并画出常规液态源磷扩散工艺实现系统。
5 POCl3 = P2O5 + 3PCl5 2 P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4 P
4) 特点 a. 杂质分布形式：表面杂质浓度 s ；时间、温度与扩进杂质 杂质分布形式：表面杂质浓度C 时间、 总量； 总量； b. 结深：温度、时间与结深； 结深：温度、时间与结深； c. 杂质浓度梯度： Cs 越大或 D 越小的杂质，扩散后的浓度 杂质浓度梯度： 越小的杂质， 梯C(x, t) ∂x ( x, t ) 2Dt
5
5. 什么是两步扩散工艺，每一步扩散的目的是什么？ 什么是两步扩散工艺，每一步扩散的目的是什么？ 答：由于恒定表面浓度的扩散，难于制作出低表面浓度 由于恒定表面浓度的扩散， 的深结；有限源扩散不能任意控制杂质总量， 的深结；有限源扩散不能任意控制杂质总量，因而难于制作 出高表面浓度的浅结。 出高表面浓度的浅结。 为了同时满足对表面浓度、杂质总量以及结深等的要求， 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： 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， 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，其分布为余误差函数， 面扩散一层杂质原子，其分布为余误差函数，目的在于控制 扩散杂质总量； 再分布， 扩散杂质总量；第二步称为 主扩散 或 再分布，将表面已淀 积杂质的硅片在较高温度下扩散即有限表面源扩散， 积杂质的硅片在较高温度下扩散即有限表面源扩散，其分布 为高斯函数，目的是控制表面浓度和扩散深度。 为高斯函数，目的是控制表面浓度和扩散深度。