電學半導體工藝復習精華

1、一 名詞解釋： CZ直拉法：是用包括熔爐，拉晶機械裝置（籽晶夾具，旋轉(zhuǎn)機械裝置），環(huán)境控制裝置的拉晶機進行結(jié)晶。多晶硅放入坩堝中，熔爐加熱到超過硅的熔點，將一個適當晶向的籽晶放置在籽晶夾具中，懸于坩堝之上，將籽晶夾具插入熔融液中，雖然籽晶將會部分融化，但其未融化的籽晶頂部將會接觸熔融液的表面、將籽晶慢慢拉起，熔融液在固體液體的表面逐漸冷卻，從而產(chǎn)生很大的晶體即從熔融硅中生長單晶硅的基本技術(shù)稱為直拉法。 硅的區(qū)熔（float-zone）法：在單晶生長過程中持續(xù)不斷的向熔融液中添加高純度的多晶硅，使得熔融液初始的摻雜濃度維持不變的基本技術(shù)稱為硅的區(qū)熔（float-zone）法。 分凝系數(shù)：硅中的雜

2、質(zhì)平衡密度與二氧化硅中的雜質(zhì)平衡密度的比值定義為分凝系數(shù)K。 有效分凝系數(shù)：固體界面附近的平衡摻雜濃度與遠離界面處熔融液中摻雜濃度的比值。 Bridgman法：用于晶體生長用的材料裝在圓柱型的坩堝中,緩慢地下降,并通過一個具有一定溫度梯度的加熱爐,爐溫控制在略高于材料的熔點附近。根據(jù)材料的性質(zhì)加熱器件可 以選用電阻爐或高頻爐。在通過加熱區(qū)域時,坩堝中的材料被熔融,當坩堝持續(xù)下降時,坩堝底部的溫度先下降到熔點以下,并開始結(jié)晶,晶體隨坩堝下降而持續(xù)長大。 光學光刻：光刻就是將掩膜上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到涂在半導體晶片表面的敏光薄層材料上的工藝過程。 替位式擴散：在高溫下晶格原子在格點平衡位置附近震動，基

3、質(zhì)原子有一定的幾率獲得足夠的能量脫離晶格格點而成為間隙原子因而產(chǎn)生一個空位，這樣鄰近的雜質(zhì)原子就可以移到該空位這種擴散機制稱為替代式擴散（空位擴散）。 填隙式擴散：如果間隙雜質(zhì)原子從一個位置運動到另一個位置而并不占據(jù)格點這種機制稱為填隙式擴散。 本征擴散：在雜質(zhì)原子往半導體中進行熱擴散時，如果雜質(zhì)原子的濃度小于熱擴散溫度下半導體中的本征載流子濃度，則雜質(zhì)原子的擴散系數(shù)為常數(shù)，這種擴散就稱為本征擴散。 非本征擴散：擴散受外界因素，如雜質(zhì)離子的電價和濃度等控制的而非本征因素，即結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷提供的空位濃度遠小于雜質(zhì)空位濃度的擴散，稱為非本征擴散。 磷硅玻璃流：低溫下積淀的磷硅玻璃在加熱時會變軟而

4、流動，從而形成光滑平面所以經(jīng)常采用這種作為相鄰金屬間的絕緣體，這種處理工藝稱為磷硅玻璃流。品質(zhì)控制圖：最常用的品質(zhì)控制圖是缺陷圖和缺陷密度圖，當產(chǎn)品不符合設(shè)計規(guī)格時就導致缺陷或欠缺，能夠反映缺陷數(shù)量或缺陷密度的控制圖就是品質(zhì)控制圖。成品率：達到額定技術(shù)要求的器件或電路的百分比。二、簡單題：1、半導體制造的基本工藝步驟有哪些？氧化、光刻、刻蝕、擴散和離子注入和金屬鍍膜。2、區(qū)熔法與CZ法（直拉法）生長單晶硅的主要區(qū)別是什么？區(qū)熔法可以生長比直拉法純度更高的單晶硅區(qū)熔法可以生長比直拉法更高阻值的單晶錠區(qū)熔法不需要干鍋，所以無污染區(qū)熔法生產(chǎn)的單晶錠主要用于制造高功率，高電壓器件3、簡述晶片成形的過程

5、。切除晶錠包含籽晶的頭部和最后凝固的尾端磨光表面以確定晶片的直徑沿晶錠軸向磨出一個或數(shù)個平面晶錠被金剛石刀片切成晶片晶片的兩面用氧化鋁和甘油混合液來研磨拋光。4、實際晶體與理想晶體相比有哪些缺陷？四種類型：點缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。5、為什么晶片中心的雜質(zhì)濃度會比晶片周圍的高？當晶片進行高溫處理時，氧會從晶片表面揮發(fā)，使得表面附近氧含量較低，從而形成了結(jié)構(gòu)均勻無缺陷區(qū)，額外的熱循環(huán)促進單晶部氧原子的淀積，從而在鄰近萃取了雜質(zhì)，所以晶片中心的雜質(zhì)濃度會比晶片周圍高6、為什么砷化鎵液體總會變成富鎵的混合物？在溫度遠未到達熔點之前液態(tài)砷化鎵的表面就可能分解出砷和鎵，由于砷和鎵的蒸汽壓相差很大，

6、砷先蒸發(fā)，因此液態(tài)的砷化鎵是富鎵的混合物。7、試述熱生長薄氧化層的干氧氧化法與濕氧氧化法的區(qū)別。干氧氧化生成的氧化層電性能最好，但在一定的溫度下生長同樣厚度的氧化層所需要的時間比濕氧氧化要長的多對于相對較薄的氧化層采用干氧氧化，對于相對較厚的氧化層則采用濕氧氧化。8、簡述圖像轉(zhuǎn)移工藝的詳細步驟a旋轉(zhuǎn)涂布b前烘c曝光d顯影e后烘f放在腐蝕液中腐蝕g去除光刻膠9、在光學光刻工藝中，圖形的分辨率增強技術(shù)有哪些？通過縮短曝光裝置的波長，開發(fā)新的光刻膠可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn) 相移掩膜光學鄰近效應(yīng)校正。10、解釋為什么光學曝光的操作模式從接近式曝光轉(zhuǎn)變到1:1投影式曝光，最后到5:1曝光分步重復投影曝光？制造1

7、：1系統(tǒng)中所用的無缺陷掩膜要比5:1的縮小系統(tǒng)的掩膜困難的多，縮小投影曝光可以在不重新設(shè)計透鏡的情況下曝光更大的晶片，只要透鏡的鏡像區(qū)尺寸能夠包含一個或多個集成電路芯片，當芯片的尺寸大于透鏡的鏡像區(qū)時，掩膜上的圖形就要被劃分的更小，所以采用5:1重復投影曝光11、簡述干法刻蝕的刻蝕機理干法刻蝕也就是等離子體輔助刻蝕，是利用低壓放電等離子體技術(shù)的刻蝕方法。刻蝕機理為：刻蝕反映劑在等離子體中反映；反映劑以擴散的方式通過不流動的氣體邊界層達到表面；反映劑吸附在表面；隨后反映生成可揮發(fā)性化合物；最后，這些化合物從表面解析出來，通過擴散回到等離子體氣體中，然后由真空裝置抽出。12、簡述擴散工藝結(jié)果的評價

8、方法。三種方法：結(jié)深、薄層電阻和擴散層的雜質(zhì)分布。13、CVD（化學氣相淀積）的機理是什么？反應(yīng)物被輸送到襯底區(qū)；反應(yīng)物再被傳送到襯底表面，從而被襯底吸收；化學反應(yīng)發(fā)生，在襯底表面催化，接著外延層生長；氣態(tài)的生成物被分解進入到主汽流中；反應(yīng)生成物被運輸?shù)椒磻?yīng)器外。14、解釋為什么在形成多晶硅膜的淀積時，常在600-650較低的溫度下？防止襯底和正在生長的外延層發(fā)生熱分解。15、什么是p+多晶硅PMOS的硼穿通問題？如何避免這個問題？在高溫下，硼很容易從多晶硅穿過氧化層侵入硅襯底，導致漂移?？梢圆捎靡韵路椒ū苊猓翰捎每焖偻嘶鹨詼p少高溫時間，從而減弱硼的擴散；采用氮化的氧化層抑制硼的侵入，因為硼很

9、容易與氮結(jié)合而變得移動困難；利用多層多晶硅的層間界面捕獲硼原子。16、為什么在GaAs上不易制作雙極型晶體管和MOSFET？極短的少子壽命；缺乏高質(zhì)量絕緣膜；晶體缺陷多17、用于互連層的基本測試結(jié)構(gòu)有哪些？曲徑型結(jié)構(gòu)、雙梳形結(jié)構(gòu)和梳形-曲徑-梳形結(jié)構(gòu)。三、計算題1、使用區(qū)熔法對一摻入鎵且濃度為5×1016cm-3的單晶錠進行提純處理，假設(shè)熔融帶的長度為2cm，則當?shù)谝淮稳廴趲ㄟ^晶錠、在距離為開始處多遠的地方晶錠的摻雜濃度會低于5×1015cm-3？由公式:可得到：2、有一硅樣品在溫度1200下進行干氧氧化一個小時（1）產(chǎn)生的氧化層厚度是多少？（2）在溫度1200下再進行濕

10、氧氧化生成0.2µm的氧化層需要增加多長時間？1200下干氧氧化的速率數(shù)值：A=0.04，B=0.045，=0.027h帶入得到厚度=0.1961200下濕氧氧化的速率常數(shù)為：A=0.05，B=0.72帶入：得時間=0.067h最后理想厚度=0.296帶入得：t=0.075h=4.5min3、950時，在中性氣氛中進行30分鐘的硼預淀積，試計算結(jié)深和摻入雜質(zhì)總量。假設(shè)襯底是ND=1.8×1016cm-3的n型雜質(zhì)硅，且硼的表面濃度是CS=1.8×1020cm-3。，由公式得：4、對摻有1015原子/cm3硼雜質(zhì)的厚硅片進行砷擴散，溫度為900，時間為3小時，如果表面濃度保持在4×1018原子/cm3，試計算砷的最終擴散分布和結(jié)深。假設(shè)D0=45.8cm2/s，Ea=4.05eV xj=1.6。5、求2.5×2.52的芯片上能制造的電阻最大值是多少？設(shè)薄層電阻為1K/，電阻條線為2µm，電阻條與電阻條的中心間距為4µm。 6、下面是23因素試驗通常用來分析一個光刻工藝，用Yates算法來分析實驗結(jié)果。次序光刻膠顯影時間烘干時間成品率（%）12345678+-+-+-+-+-+-+60