半導(dǎo)體制造技術(shù)試題庫答案

-.z分別簡述RVD和GILD的原理，它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用方向?？焖贇庀鄵诫s(RVD,RapidVapor-phaseDoping)利用快速熱處理過程(RTP)將處在摻雜劑氣氛中的硅片快速均勻地加熱至所需要的溫度，同時(shí)摻雜劑發(fā)生反響產(chǎn)生雜質(zhì)原子，雜質(zhì)原子直接從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸还柰獗砦降墓虘B(tài)，然后進(jìn)展固相擴(kuò)散，完成摻雜目的。同普通擴(kuò)散爐中的摻雜不同，快速氣相摻雜在硅片外表上并未形成含有雜質(zhì)的玻璃層；同離子注入相比(特別是在淺結(jié)的應(yīng)用上)，RVD技術(shù)的潛在優(yōu)勢是：它并不受注入所帶來的一些效應(yīng)的影響；對于選擇擴(kuò)散來說，采用快速氣相摻雜工藝仍需要掩膜。另外，快速氣相摻雜仍然要在較高的溫度下完成。雜質(zhì)分布是非理想的指數(shù)形式，類似固態(tài)擴(kuò)散，其峰值處于外表處。氣體浸沒激光摻雜(GILD:GasImmersionLaserDoping)用準(zhǔn)分子激光器(308nm)產(chǎn)生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脈沖(20-100ns)激光，照射處于氣態(tài)源中的硅外表；硅外表因吸收能量而變?yōu)橐后w層；同時(shí)氣態(tài)摻雜源由于熱解或光解作用產(chǎn)生雜質(zhì)原子；通過液相擴(kuò)散，雜質(zhì)原子進(jìn)入這個(gè)很薄的液體層，溶解在液體層中的雜質(zhì)擴(kuò)散速度比在固體中高八個(gè)數(shù)量級以上，因而雜質(zhì)快速并均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)熔化層中。當(dāng)激光照射停頓后，已經(jīng)摻有雜質(zhì)的液體層通過固相外延轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)結(jié)晶體。由液體變?yōu)楣虘B(tài)結(jié)晶體的速度非?？?。在結(jié)晶的同時(shí)，雜質(zhì)也進(jìn)入激活的晶格位置，不需要近一步退火過程，而且摻雜只發(fā)生在外表的一薄層。由于硅外表受高能激光照射的時(shí)間很短，而且能量又幾乎都被外表吸收，硅體仍處于低溫狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，體的雜質(zhì)分布沒有受到任何擾動(dòng)。硅外表溶化層的深度由激光束的能量和脈沖時(shí)間所決定。因此，可根據(jù)需要控制激光能量密度和脈沖時(shí)間到達(dá)控制摻雜深度的目的。集成電路制造中有哪幾種常見的擴(kuò)散工藝.各有什么優(yōu)缺點(diǎn).擴(kuò)散工藝分類：按原始雜質(zhì)源在室溫下的相態(tài)分類，可分為固態(tài)源擴(kuò)散，液態(tài)源擴(kuò)散和氣態(tài)源擴(kuò)散。固態(tài)源擴(kuò)散(1).開管擴(kuò)散優(yōu)點(diǎn)：開管擴(kuò)散的重復(fù)性和穩(wěn)定性都很好。(2).箱法擴(kuò)散優(yōu)點(diǎn)；箱法擴(kuò)散的硅外表濃度根本由擴(kuò)散溫度下雜質(zhì)在硅中的固溶度決定，均勻性較好。(3).涂源法擴(kuò)散缺點(diǎn)：這種擴(kuò)散方法的外表濃度很難控制，而且又不均勻。(4).雜質(zhì)源也可以采用化學(xué)氣相淀積法淀積，這種方法的均勻性、重復(fù)性都很好，還可以把片子排列很密，從而提高生產(chǎn)效率，其缺點(diǎn)是多了一道工序。液態(tài)源擴(kuò)散液態(tài)源擴(kuò)散優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，操作方便，本錢低，效率高，重復(fù)性和均勻性都很好。擴(kuò)散過程中應(yīng)準(zhǔn)確控制爐溫、擴(kuò)散時(shí)間、氣體流量和源溫等。源瓶的密封性要好，擴(kuò)散系統(tǒng)不能漏氣。氣態(tài)源擴(kuò)散氣態(tài)雜質(zhì)源多為雜質(zhì)的氫化物或者鹵化物，這些氣體的毒性很大，且易燃易爆，操作上要十分小心?？焖贇庀鄵诫s(RVD)氣體浸沒激光摻雜(GILD)雜質(zhì)原子的擴(kuò)散方式有哪幾種.它們各自發(fā)生的條件是什么.從原子擴(kuò)散的角度舉例說明氧化增強(qiáng)擴(kuò)散和氧化阻滯擴(kuò)散的機(jī)理。①交換式：兩相鄰原子由于有足夠高的能量，互相交換位置。②空位式：由于有晶格空位，相鄰原子能移動(dòng)過來。③填隙式：在空隙中的原子擠開晶格原子后占據(jù)其位，被擠出的原子再去擠出其他原子。④在空隙中的原子在晶體的原子間隙中快速移動(dòng)一段距離后，最終或占據(jù)空位，或擠出晶格上原子占據(jù)其位。以上幾種形式主要分成兩大類：①替位式擴(kuò)散；②填隙式擴(kuò)散。替位式擴(kuò)散如果替位雜質(zhì)的近鄰沒有空位．則替位雜質(zhì)要運(yùn)動(dòng)到近鄰晶格位置上，就必須通過互相換位才能實(shí)現(xiàn)。這種換位會(huì)引起周圍晶格發(fā)生很大的畸變，需要相當(dāng)大的能量，因此只有當(dāng)替位雜質(zhì)的近鄰晶格上出現(xiàn)空位，替位式擴(kuò)散才比較容易發(fā)生。填隙型擴(kuò)散擠出機(jī)制：雜質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過程中“踢出〞晶格位置上的硅原子進(jìn)入晶格位置，成為替位雜質(zhì)，被“踢出〞硅原子變?yōu)殚g隙原子；Frank-Turnbull機(jī)制：也可能被“踢出〞的雜質(zhì)以間隙方式進(jìn)展擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它遇到空位時(shí)可被俘獲，成為替位雜質(zhì)。寫出菲克第一定律和第二定律的表達(dá)式，并解釋其含義。費(fèi)克第一定律:C雜質(zhì)濃度;D擴(kuò)散系數(shù)(單位為cm2/s)J材料凈流量〔單位時(shí)間流過單位面積的原子個(gè)數(shù)〕解釋：如果在一個(gè)有限的基體中雜質(zhì)濃度C(*,t)存在梯度分布，則雜質(zhì)將會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，雜質(zhì)的擴(kuò)散流密度J正比于雜質(zhì)濃度梯度QUOTE，比例系數(shù)D定義為雜質(zhì)在基體中的擴(kuò)散系數(shù)。雜質(zhì)的擴(kuò)散方向是使雜質(zhì)濃度梯度變小。如果擴(kuò)散時(shí)間足夠長，則雜質(zhì)分布逐漸變得均勻。當(dāng)濃度梯度變小時(shí)，擴(kuò)散減緩。D依賴于擴(kuò)散溫度、雜質(zhì)的類型以及雜質(zhì)濃度等。菲克第二定律:，假設(shè)擴(kuò)散系數(shù)D為常數(shù)→以P2O5為例，多晶硅中雜質(zhì)擴(kuò)散的方式及分布情況。在多晶硅薄膜中進(jìn)展雜質(zhì)擴(kuò)散的擴(kuò)散方式與單晶硅中的方式是不同的，因?yàn)槎嗑Ч柚杏芯Яｉg界存在，所以雜質(zhì)原子主要沿著晶粒間界進(jìn)展擴(kuò)散。主要有三種擴(kuò)散模式：①晶粒尺寸較小或晶粒的擴(kuò)散較快，以至從兩邊晶粒間界向晶粒的擴(kuò)散相互重疊，形成如圖A類分布。②晶粒較大或晶粒的擴(kuò)散較慢，所以離晶粒間界較遠(yuǎn)處雜質(zhì)原子很少，形成如圖B類分布。③與晶粒間界擴(kuò)散相比，晶粒的擴(kuò)散可以忽略不計(jì)，因此形成如圖C類分布。所以多晶擴(kuò)散要比單晶擴(kuò)散快得多，其擴(kuò)散速度一般要大兩個(gè)數(shù)量級。分別寫出恒定外表源擴(kuò)散和有限外表源擴(kuò)散的邊界條件、初始條件、擴(kuò)散雜質(zhì)的分布函數(shù)，簡述這兩種擴(kuò)散的特點(diǎn)。恒定外表源擴(kuò)散〔預(yù)淀積擴(kuò)散，predeposition〕在外表濃度Cs一定的情況下，擴(kuò)散時(shí)間越長，雜質(zhì)擴(kuò)散的就越深，擴(kuò)到硅的雜質(zhì)數(shù)量也就越多。如果擴(kuò)散時(shí)間為t，則通過單位外表積擴(kuò)散到Si片部的雜質(zhì)數(shù)量Q(t)為：恒定源擴(kuò)散，其外表雜質(zhì)濃度Cs根本上由該雜質(zhì)在擴(kuò)散溫度(900-1200℃)下的固溶度所決定，在900-1200℃圍，固溶度隨溫度變化不大，很難通過改變溫度來到達(dá)控制外表濃度Cs的目的，這是該擴(kuò)散方法的缺乏之處。有限外表源擴(kuò)散〔推進(jìn)擴(kuò)散，drive-in〕雜質(zhì)分布形式散溫度一樣時(shí)，擴(kuò)散時(shí)間越長，雜質(zhì)擴(kuò)散的越深，外表濃度越低。擴(kuò)散時(shí)間一樣時(shí)，擴(kuò)散溫度越高，雜質(zhì)擴(kuò)散的越深，外表濃度下降越多。與恒定外表源擴(kuò)散不同，有限外表源擴(kuò)散的外表濃度Cs隨時(shí)間而降低：散溫度一樣時(shí)，擴(kuò)散時(shí)間越長，雜質(zhì)擴(kuò)散的越深，外表濃度越低。擴(kuò)散時(shí)間一樣時(shí)，擴(kuò)散溫度越高，雜質(zhì)擴(kuò)散的越深，外表濃度下降越多。什么是兩步擴(kuò)散工藝，其兩步擴(kuò)散的目的分別是什么.實(shí)際的擴(kuò)散溫度一般為900-1200℃，在這個(gè)溫度圍，雜質(zhì)在硅中的固溶度隨溫度變化不大，采用恒定外表源擴(kuò)散很難通過改變溫度來控制外表濃度，而且很難得到低外表濃度的雜質(zhì)分布形式。兩步擴(kuò)散：采用兩種擴(kuò)散結(jié)合的方式。第一步稱為預(yù)擴(kuò)散或者預(yù)淀積：在較低溫度下，采用恒定外表源擴(kuò)散方式。在硅片外表擴(kuò)散一層數(shù)量一定，按余誤差函數(shù)形式分布的雜質(zhì)。由于溫度較低，且時(shí)間較短，雜質(zhì)擴(kuò)散的很淺，可認(rèn)為雜質(zhì)是均勻分布在一薄層，目的是為了控制擴(kuò)散雜質(zhì)的數(shù)量。第二步稱為主擴(kuò)散或者再分布：將由預(yù)擴(kuò)散引入的雜質(zhì)作為擴(kuò)散源，在較高溫度下進(jìn)展擴(kuò)散。主擴(kuò)散的目的是為了控制外表濃度和擴(kuò)散深度。兩步擴(kuò)散后的雜質(zhì)最終分布形式：D預(yù)t預(yù)<<D主t主，主擴(kuò)散起決定作用，雜質(zhì)根本按高斯函數(shù)分布。8.假設(shè)進(jìn)展一次受固溶度限制的預(yù)淀積擴(kuò)散，從摻雜玻璃源引入的雜質(zhì)總劑量為Qcm-2?！?〕如果這次預(yù)淀積進(jìn)展了總共t分鐘，假設(shè)預(yù)淀積溫度不變，引入3Qcm-2的雜質(zhì)需要多長時(shí)間.〔2〕預(yù)淀積后再進(jìn)展推進(jìn)擴(kuò)散，要求推進(jìn)的雜質(zhì)足夠深，使得最后外表雜質(zhì)濃度等于其固溶度Cs的1%。假設(shè)預(yù)淀積過程中的(Dt)predop，推導(dǎo)出推進(jìn)擴(kuò)散過程中(Dt)drive-in的表達(dá)式。簡述幾種常用的氧化方法及其特點(diǎn)。制備SiO2的方法有很多，熱分解淀積、濺射、真空蒸發(fā)、陽極氧化法、化學(xué)氣相淀積、熱氧化法等。熱生長法制備的SiO2質(zhì)量好，是集成電路的重要工藝之一。熱氧化法：Si與氧或水汽等氧化劑在高溫下發(fā)生化學(xué)反響生成SiO2。熱氧化法制備SiO2的特點(diǎn)：具有很高的重復(fù)性和化學(xué)穩(wěn)定性，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不太受濕度和中等溫度熱處理的影響；降低Si外表的懸掛鍵，使外表態(tài)密度減??；很好地控制界面陷阱和固定電荷。(1).干氧氧化在高溫下，氧氣與硅反響生成SiO2。氧化溫度為900-1200℃，為了防止外部氣體的玷污，爐氣體壓力應(yīng)比一個(gè)大氣壓稍高些，可通過氣體流速來控制。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造致密、枯燥、均勻性和重復(fù)性好，掩蔽能力強(qiáng)，與光刻膠黏附好，目前制備高質(zhì)量的SiO2薄膜根本上都是采用這種方法。缺點(diǎn)：干氧氧化法的生長速率慢，所以經(jīng)常同濕氧氧化方法相結(jié)合生長SiO2。(2).水汽氧化在高溫下，硅與高純水產(chǎn)生的蒸氣反響生成SiO2。產(chǎn)生的H2分子沿Si-SiO2界面或者以擴(kuò)散方式通過SiO2層“逃離〞。因?yàn)樗妊鯕庠赟iO2中有更高的擴(kuò)散系數(shù)和大得多的溶解度，所以水汽氧化的生長速率一般比較高。(3).濕氧氧化濕氧氧化的氧化劑是通過高純水的氧氣，高純水一般被加熱到95℃左右。通過高純水的氧氣攜帶一定水蒸氣，所以濕氧氧化的氧化劑既含有氧，又含有水汽。因此，SiO2的生長速率介于干氧和水汽氧化之間，與氧氣流量、水汽的含量有著密切關(guān)系。如果水汽含量很少，SiO2的生長速率和質(zhì)量就越接近于干氧氧化的情況，反之，就越接近水汽氧化情況。水汽含量與水溫和氧氣流量有關(guān)。氧氣流量越大，水溫越高，則水汽含量就越大。氫氣和氧氣，H2+O2→H2O采用高溫合成技術(shù)進(jìn)展水汽氧化，在這種氧化系統(tǒng)中，氧化劑是由純氫和純氧直接反響生成的水汽。(4).快速熱氧化工藝(RTO)制備深亞微米器件的柵極氧化層，非常薄<30?在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)要求選擇干氧氧化、水汽氧化或濕氧氧化。對于制備較厚的SiO2層來說，往往采用的是干氧-濕氧-干氧相結(jié)合的氧化方式。這種氧化方式既保證SiO2外表和Si-SiO2界面質(zhì)量，又解決了生長效率的問題。說明SiO2的構(gòu)造和性質(zhì)，并簡述結(jié)晶型SiO2和無定形SiO2的區(qū)別。結(jié)晶形SiO2——由Si-O四面體在空間規(guī)則排列構(gòu)成每個(gè)頂角的O原子與兩個(gè)相鄰四面體中心的Si原子形成共價(jià)鍵。無定形SiO2——Si-O四面體的空間排列沒有規(guī)律Si-O-Si鍵橋的角度不固定，在110-180°之間，峰值144°。無定形SiO2的性質(zhì)：Si-O四面體在空間的排列無規(guī)則，大局部O與相鄰的兩個(gè)Si-O四面體的Si形成共價(jià)鍵〔稱為橋鍵氧〕，也有一局部只與一個(gè)Si-O四面體的Si形成共價(jià)鍵〔稱為非橋鍵氧〕；無定形網(wǎng)絡(luò)疏松、不均勻、有孔洞，SiO2分子約占無定形網(wǎng)絡(luò)空間體積43%，密度，結(jié)晶形SiO2密度為2.65g/cm3；在無定形SiO2網(wǎng)絡(luò)中，氧的運(yùn)動(dòng)(1-2個(gè)Si-O鍵)比Si(4個(gè)Si-O鍵)容易；室溫下Si-O鍵以共價(jià)鍵為主，也含有離子鍵成份，隨溫度的升高，離子鍵成份比例增大。密度：一般為2.20g/cm3〔無定形，一般用稱量法測量〕；折射率：是波長的函數(shù)，5500?左右時(shí)為1.46，密度較大則折射率較大；電阻率：高溫干氧氧化法制備的SiO2電阻率高達(dá)1016Ω·cm；介電強(qiáng)度：單位厚度的SiO2所能承受的最小擊穿電壓，與致密程度、均勻性、雜質(zhì)含量等因素有關(guān)，一般為106-107V/cm；化學(xué)性質(zhì)：非常穩(wěn)定，室溫下只與氫氟酸發(fā)生反響：以P2O5為例說明SiO2的掩蔽過程。以P以P2O5雜質(zhì)源為例來說明SiO2的掩蔽過程：當(dāng)P2O5與SiO2接觸時(shí)，SiO2就轉(zhuǎn)變?yōu)楹椎牟Ａw。(a)擴(kuò)散剛開場，只有靠近外表的SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)楹椎牟Ａw。(b)大局部SiO2層已轉(zhuǎn)變?yōu)楹椎牟Ａw。(c)整個(gè)SiO2層都轉(zhuǎn)變?yōu)楹椎牟Ａw。(d)在SiO層完全轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａw后，又經(jīng)過一定時(shí)間，SiO2層保護(hù)的硅中磷已經(jīng)擴(kuò)進(jìn)一定深度。簡述雜質(zhì)在SiO2的存在形式及如何調(diào)節(jié)SiO2的物理性質(zhì)。熱氧化層中可能存在各種雜質(zhì)，*些最常見的雜質(zhì)是與水有關(guān)的化合物，其構(gòu)造如以下圖。如果氧化層在生長中有水存在，一種可能發(fā)生的反響是一個(gè)氧橋復(fù)原為兩個(gè)氫氧基。Si:O:Si→Si:O:H+H:O:Si網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者——一些雜質(zhì)會(huì)被有意摻入熱淀積SiO2中，用來改善它的物理性質(zhì)和電學(xué)特性，例如硼、磷，稱為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者，它們可以調(diào)節(jié)有氧橋和無氧橋的比例，使得SiO2的強(qiáng)度上升或者下降。當(dāng)B替代Si之后，頂角上的四個(gè)O只有三個(gè)O可以同B形成共價(jià)鍵，剩余的一個(gè)O因無法與中心的B形成共價(jià)鍵，而變成了非橋鍵O，因此SiO2網(wǎng)絡(luò)中非橋鍵O增加，強(qiáng)度下降。當(dāng)P替代Si之后，與原有的四個(gè)O形成共價(jià)鍵，還多余一個(gè)價(jià)電子，這個(gè)多余的價(jià)電子還可以與近鄰的一個(gè)非橋鍵O形成橋鍵O，因此SiO2網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度增加。網(wǎng)絡(luò)改變者——存在于SiO2網(wǎng)絡(luò)間隙的雜質(zhì)為網(wǎng)絡(luò)改變者。一般以離子形式存在，離子半徑較大，替代硅的可能性很小。例如Na、K、Pb、Ba等都是網(wǎng)絡(luò)改變者。網(wǎng)絡(luò)改變者往往以氧化物形式進(jìn)入SiO2中。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之后便離化，并把氧離子交給SiO2網(wǎng)絡(luò)。Na2O+ΞSi-O-SiΞ→Si–O-+O—SiΞ+2Na+網(wǎng)絡(luò)中氧的增加，使非橋鍵氧的濃度增大，SiO2網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度減弱。13.簡述常規(guī)熱氧化方法制備SiO2介質(zhì)薄膜的動(dòng)力學(xué)過程，并說明在什么情況下氧化過程由反響控制或擴(kuò)散控制。迪爾-格羅夫氧化模型可以很好地預(yù)測氧化層厚度，熱氧化過程主要分為以下三個(gè)過程:(1)氧化劑從氣體部以擴(kuò)散形式穿過滯留層運(yùn)動(dòng)到氣體-SiO2界面，其流密度用J1表示。(2)氧化劑以擴(kuò)散方式穿過SiO2層，到達(dá)SiO2-Si界面，其流密度用J2表示。(3)氧化劑在Si外表與Si反響生成SiO2，流密度用J3表示。當(dāng)氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)DSiO2很小時(shí)(D<<ksto*)，則得Ci→0，C0→HPg，氧化劑以擴(kuò)散方式通過SiO2層運(yùn)動(dòng)到SiO2-Si界面處的數(shù)量極少，與Si立即發(fā)生反響生成SiO2，在界面處沒有氧化劑的堆積，濃度趨于零。因擴(kuò)散速度太慢，而大量氧化劑堆積在SiO2的外表處，濃度趨向于同氣相平衡時(shí)的濃度C。此時(shí)，SiO2的生長速率主要由氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散速度決定，稱為擴(kuò)散控制。如果擴(kuò)散系數(shù)DSiO2很大，Ci=C0=HPg/(1+ks/h)。此時(shí)，進(jìn)入SiO2中的氧化劑快速擴(kuò)散到SiO2-Si界面處，在界面處氧化劑與Si反響生成SiO2的速率很慢，造成氧化劑在界面處堆積，趨向于SiO2外表處的濃度。此時(shí)，SiO2生長速率由Si外表的化學(xué)反響速率控制，稱為反響控制。說明影響氧化速率的因素。1〕氧化劑分壓因?yàn)槠胶馇闆r下，SiO2中氧化劑的濃度C0=HPg，而拋物型速率常數(shù)B=2DSiO2C0/N1，所以氣體中的氧化劑分壓Pg是通過氧化劑的濃度對速率常數(shù)B產(chǎn)生影響，B與Pg成正比關(guān)系。A與氧化劑分壓無關(guān)。因?yàn)锽、B/A均與Pg成正比，則在一定氧化條件下，通過改變氧化劑分壓可到達(dá)改變二氧化硅生長速率的目的。2〕氧化溫度對拋物線性速率系數(shù)B的影響是通過氧化劑在SiO2中擴(kuò)散系數(shù)DSiO2產(chǎn)生的。由B＝2DSiO2C0／N1可知，B與溫度之間也是指數(shù)關(guān)系。對線性速率系數(shù)B/A的影響線性速率常數(shù)B/A與溫度的關(guān)系如圖，對于干氧氧化和水汽氧化都是指數(shù)關(guān)系，激活能分別為2.00eV和1.96eV，其值接近Si-Si鍵斷裂所需要的1.83eV的能量值，說明支配線性速率常數(shù)B/A的主要因素是化學(xué)反響常數(shù)ks，ks與溫度的關(guān)系為：ks=ks0e*p(-Ea/kT)其中，ks0為實(shí)驗(yàn)常數(shù)，Ea為化學(xué)激活能。3〕晶向拋物型氧化速率常數(shù)B，與硅襯底晶向無關(guān)，這是因?yàn)樵谘趸瘎毫σ欢ǖ臈l件下，B的大小只與氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散能力有關(guān).線性氧化速率常數(shù)B/A則強(qiáng)烈地依賴于晶面的取向，因?yàn)樵谘趸瘎┓謮翰皇呛艿蜁r(shí)氣相質(zhì)量輸運(yùn)系數(shù)h>>ks，在這種情況下線性氧化速率常數(shù)的大小主要由化學(xué)反響常數(shù)ks決定，即由硅外表處的原子經(jīng)化學(xué)反響轉(zhuǎn)變?yōu)镾iO2的速率決定。外表化學(xué)反響速率是與硅外表的原子密度，也就是與外表的價(jià)鍵密度有關(guān)。(111)面上的硅原子密度比(100)面上大。因此，(111)面上的線性氧化速率常數(shù)應(yīng)比(100)面上大。4〕雜質(zhì)影響摻磷/硼摻氯在干分子氧中參加少量〔1%~3%〕鹵素能夠顯著改善SiO2特性:①加速反響Si-O鍵能為4.25eV，Si-Cl鍵能為0.5eV。氯氣與Si反響生成的SiCl4可以與氧氣反響生成SiO2，這里氯氣起到了催化劑的作用。②Cl-能夠中和積累在外表的電荷。③氯氣能夠與大多數(shù)重金屬原子反響生成揮發(fā)性的金屬氯化物，起到清潔作用。簡述在熱氧化過程中雜質(zhì)再分布的四種可能情況。如果假設(shè)硅中的雜質(zhì)分布是均勻的，而且氧化氣氛中又不含有任何雜質(zhì)，則再分布有四種可能。①分凝系數(shù)m＜l，且在SiO2中是慢擴(kuò)散的雜質(zhì)，也就是說在分凝過程中雜質(zhì)通過SiO2外表損失的很少，硼就是屬于這類。再分布之后靠近界面處的SiO2中的雜質(zhì)濃度比硅中高，硅外表附近的濃度下降。②m＜1，且在SiO2中是快擴(kuò)散的雜質(zhì)。因?yàn)榇罅康碾s質(zhì)通過SiO2外表跑到氣體中去，雜質(zhì)損失非常厲害，使SiO2中的雜質(zhì)濃度比較低，但又要保證界面兩邊的雜質(zhì)濃度比小于1，使硅外表的雜質(zhì)濃度幾乎降到零，在H2氣氛中的硼就屬于這種情況。③m＞1，且在SiO2中慢擴(kuò)散的雜質(zhì)。再分布之后硅外表附近的雜質(zhì)濃度升高，磷就屬于這種雜質(zhì)。④m＞l，且在SiO2中快擴(kuò)散的雜質(zhì)。在這種情況下，雖然分凝系數(shù)大于1，但因大量雜質(zhì)通過SiO2外表進(jìn)入氣體中而損失，硅中雜質(zhì)只能不斷地進(jìn)入SiO2中，才能保持界面兩邊雜質(zhì)濃度比等于分凝系數(shù)，最終使硅外表附近的雜質(zhì)濃度比體還要低，鎵就是屬于這種類型的雜質(zhì)。對于m＝1，而且也沒有雜質(zhì)從SiO2外表逸散的情況，熱氧化過程也同樣使硅外表雜質(zhì)濃度降低。這是因?yàn)橐粋€(gè)體積的硅經(jīng)過熱氧化之后轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)多體積的SiO2，由此，要使界面兩邊具有相等的雜質(zhì)濃度(m＝1)，則雜質(zhì)必定要從高濃度硅中向低濃度SiO2中擴(kuò)散，即硅中要消耗一定數(shù)量的雜質(zhì)，以補(bǔ)償增加的SiO2體積所需要的雜質(zhì)。一片硅片由0.3um厚的SiO2薄膜覆蓋。所需數(shù)據(jù)見下表，玻爾茲曼常數(shù)k=1.38×10-23?！?〕在1200℃下，采用H2O氧化，使厚度增加0.5um需要多少時(shí)間.?！?〕在1200℃下，采用干氧氧化，增加同樣的厚度需要多少時(shí)間.氧化工藝BB/A干氧C1=7.72*102μm2h-1;E1=1.23eVC2=6.23*106μm2h-1;E2=2.0eV濕氧C1=2.14*102μm2h-1;E1=0.71eVC2=8.95*107μm2h-1;E2=2.05eVH2OC1=3.86*102μm2h-1;E1=0.78eVC2=1.63*108μm2h-1;E2=2.05eV10.Si-SiO2界面電荷有哪幾種.簡述其來源及處理方法?？蓜?dòng)離子電荷Qm來源：主要來源于Na+等網(wǎng)絡(luò)改變者。解決方法：為了降低Na+的玷污，可以在工藝過程中采取預(yù)防措施包括①使用含氯的氧化工藝；②用氯周期性地清洗管道、爐管和相關(guān)的容器；③使用超純潔的化學(xué)物質(zhì)；④保證氣體及氣體傳輸過程的清潔。另外保證柵材料不受玷污也是很重要的。氧化層陷阱電荷Qot來源：在氧化層中有些缺陷能產(chǎn)生陷阱，這些缺陷有：①懸掛鍵；②界面陷阱；⑤硅-硅鍵的伸展；④斷鍵的氧原子(氧的懸掛鍵)；⑤弱的硅-硅鍵(它們很容易破裂，面表現(xiàn)電學(xué)特性)。⑥扭曲的硅-氧鍵；⑦Si-H和Si-OH鍵。產(chǎn)生陷阱電荷的方式主要有電離輻射和熱電子注入等解決方法：減少電離輻射陷阱電荷的主要方法有三種：①選擇適當(dāng)?shù)难趸に嚄l件以改善SiO2構(gòu)造。為抗輻照，氧化最正確工藝條件，常用1000℃干氧氧化。②在惰性氣體中進(jìn)展低溫退火(150-400℃)可以減少電離輻射陷阱。③采用對輻照不靈敏的鈍化層，例如A12O3，Si3N4等。氧化層固定電荷Qf來源：通常是由Si-SiO2之間過渡區(qū)的構(gòu)造改變引起的。該區(qū)中存在有過剩的硅離子，在氧化過程中與晶格脫開但還未完全與氧反響。處理方法：快速退火能有效地減小氧化層固定電荷密度。右圖為Deal三角，說明了這種效應(yīng)。界面陷阱電荷Qit來源：界面處存在的不完整化合價(jià)及不飽和鍵，使得電子和空穴可以很容易地被俘獲。處理方法：界面態(tài)密度與襯底晶向、氧化層生長條件和退火條件密切有關(guān)。在一樣的工藝條件下、(111)晶向的硅襯底產(chǎn)生的界面態(tài)密度最高，(100)晶向的最低。通過采用特殊的退火工藝可以有效減少界面態(tài)密度。11．以下圖為一個(gè)典型的離子注入系統(tǒng)?！?〕給出1~6數(shù)字標(biāo)識(shí)局部的名稱，簡述其作用?！?〕闡述部件2的工作原理。1.離子源2.分析磁塊3.加速器4.中性束閘5.*&y掃描板6.法拉第杯1.離子源作用：產(chǎn)生注入用的離子原理：高能電子轟擊〔電子放電〕雜質(zhì)原子形成注入離子類型：高頻，電子振蕩，濺射氣體流入一個(gè)放電腔室，熱燈絲發(fā)射的電子與氣體分子碰撞，當(dāng)能量足夠大時(shí)，氣體分子被離化。2.質(zhì)量分析器作用：將所需離子分選出來原理：帶電離子在磁場中受洛倫磁力作用，運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲由離子源引出的離子流含有各種成分，其多數(shù)是電離的，在BF3的例子中，我們需要僅僅揀選出B+，這樣的過程通常由一個(gè)分析磁鐵完成。離子束進(jìn)入一個(gè)低壓腔體，該腔體的磁場方向垂直于離子束的速度方向，利用磁場對荷質(zhì)比不同的離子產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)作用大小不同，最后在特定位置采用一個(gè)狹縫，可以將所需的離子別離出來。3.加速器作用：使離子獲得所需的能量。原理：利用強(qiáng)電場，使離子獲得更大的速度加速器的主要作用是使離子增加離子能量能夠到達(dá)器件所需要的結(jié)深。用一組靜電透鏡將束聚焦為一個(gè)圓斑或長條狀，然后束進(jìn)入一個(gè)線性靜電加速器，加速器沿加速管的長度方向建立一個(gè)電場來改變離子的能量。4.中性束閘和中性束阱作用：使中性原子束因直線前進(jìn)不能到達(dá)靶室原理：用一靜電偏轉(zhuǎn)板使離子束偏轉(zhuǎn)5o--8o作用再進(jìn)入靶室5.掃描系統(tǒng)作用：使離子在整個(gè)靶片上均勻注入。方式：①靶片靜止，離子束在*,Y方向作電掃描。②粒子束在Y方向作電掃描，靶片在*方向作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。③粒子束靜止，靶片在*,Y方向作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。6.法拉第杯作用：收集束流測量注入劑量原理：收集到的束流對時(shí)間進(jìn)展積分得到束流的大小信息離子在靶運(yùn)動(dòng)時(shí)，損失能量可分核阻滯和電子阻滯，解釋什么是核阻滯、電子阻滯.兩種阻滯本領(lǐng)與注入離子能量具有何關(guān)系.碰撞注入離子與靶原子核之間的相互碰撞。因注入離子與靶原子的質(zhì)量一般為同一數(shù)量級，每次碰撞之后，注入離子都可能發(fā)生大角度的散射，并失去一定的能量。子碰撞注入離子與靶自由電子以及束縛電子之間的碰撞，這種碰撞能瞬時(shí)地形成電子-空穴對。由于兩者的質(zhì)量相差非常大(104)，每次碰撞中，注入離子的能量損失很小，而且散射角度也非常小，也就是說每次碰撞都不會(huì)改變注入離子的動(dòng)量，雖然經(jīng)過屢次散射，注入離子運(yùn)動(dòng)方向根本不變。在一級近似下，核阻止本領(lǐng)與能量無關(guān)；電子阻止本領(lǐng)與能量的平方根成正比。采用無定形掩膜的情況下進(jìn)展注入，假設(shè)掩蔽膜/襯底界面的雜質(zhì)濃度減少至峰值濃度的1/10000，掩蔽膜的厚度應(yīng)為多少.用注入雜質(zhì)分布的射程和標(biāo)準(zhǔn)偏差寫出表達(dá)式。無定形靶的縱向濃度分布可用高斯函數(shù)表示：其中，Rp為投影射程，ΔRp為投影射程的標(biāo)準(zhǔn)偏差，φ為劑量。以上為濃度與深度的函數(shù)變化關(guān)系。由于離子注入過程的統(tǒng)計(jì)特性，離子也有穿透掩蔽膜邊緣的橫向散射，因此分布應(yīng)考慮為二維的，既有橫向也有縱向的標(biāo)準(zhǔn)偏差。射程估算：如果注入離子能量比Ec大很多，則離子在靶主要以電子阻止形式損失能量，可按下式估算射程：R≈QUOTE如果注入離子的能量E<<Ec，離子在靶主要以核阻止形式損失能量，則得射程R的表達(dá)式為：R≈QUOTEAs注入到輕摻雜的P型Si襯底，能量75eV，劑量為1×1014cm-2。硅片相對于離子束做7°傾斜，使其貌似非晶。假設(shè)對注入?yún)^(qū)進(jìn)展快速退火，結(jié)果得到了完全的電激活，其峰值電子濃度為多少.所需參數(shù)可參考以下圖。什么是離子注入的橫向效應(yīng).同等能量注入時(shí)，As和B哪種橫向效應(yīng)更大?為什么.橫向效應(yīng)：注入的離子在垂直于入射方向平面的分布情況。橫向效應(yīng)與注入離子的種類和離子能量有關(guān)。B的橫向效應(yīng)更大，因?yàn)橘|(zhì)量小的離子速度更高，與靶材原子作用時(shí)間短。什么是離子分布的偏斜度和峭度，和標(biāo)準(zhǔn)高斯分布有什么區(qū)別.非對稱性常用偏斜度γ(skewness)表示：γ=QUOTE，γ為負(fù)值說明雜質(zhì)分布在外表一側(cè)的濃度增加，即*＜Rp區(qū)域濃度增加。畸變用峭度β(kurtosis)表示：β=QUOTE，峭度越大，高斯曲線的頂部越平，標(biāo)準(zhǔn)高斯曲線的峭度為3。LSS的理論是呈標(biāo)準(zhǔn)的高斯分布，不同的雜質(zhì)會(huì)不同程度地偏離對稱的高斯分布。如圖中所示。熱退火用于消除離子注入造成的損傷，溫度要低于雜質(zhì)熱擴(kuò)散的溫度，然而，雜質(zhì)縱向分布仍會(huì)出現(xiàn)高斯展寬與拖尾現(xiàn)象，解釋其原因。離子注入后會(huì)對晶格造成簡單晶格損傷和非晶層形成；損傷晶體空位密度大于非損傷晶體，且存在大量間隙原子和其他缺陷，使擴(kuò)散系數(shù)增大，擴(kuò)散效應(yīng)增強(qiáng)；故，雖然熱退火溫度低于熱擴(kuò)散溫度，但雜質(zhì)的擴(kuò)散也是非常明顯的，出現(xiàn)高斯展寬與拖尾現(xiàn)象。什么是離子注入中常發(fā)生的溝道效應(yīng)〔Channeling〕和臨界角.怎樣防止溝道效應(yīng).溝道效應(yīng)：對晶體靶進(jìn)展離子注入，當(dāng)離子速度方向平行于主晶軸時(shí)，將很少受到核碰撞，離子將沿溝道運(yùn)動(dòng)，注入深度很深。由于溝道效應(yīng)，使注入離子濃度的分布產(chǎn)生很長的拖尾，對于輕原子注入到重原子靶時(shí)，拖尾效應(yīng)尤其明顯。解決方法：偏離軸注入，采用7°的傾斜角，但并不能完全消除溝道效應(yīng)。注入前破壞晶格構(gòu)造，使用Si、F或Ar離子注入完成硅的預(yù)非晶化。使用薄的屏蔽氧化層，使離子進(jìn)入晶體前的速度方向無序化，但會(huì)將局部氧注入晶體?！?〕偏軸注入：一般選取5～7傾角，入射能量越小，所需傾角越大〔2〕襯底非晶化預(yù)處理：進(jìn)展一次高劑量Ar+注入，使硅外表非晶化〔3〕非晶層散射：外表生長200～250?二氧化硅(ScreenO*ide)，使入射離子進(jìn)入硅晶體前方向無序化〔4〕注入雜質(zhì)的自非晶化效應(yīng)：重雜質(zhì)(As)，高劑量注入。什么是固相外延〔SPE〕及固相外延中存在的問題?固相外延是指半導(dǎo)體單晶上的非晶層在低于該材料的熔點(diǎn)或共晶點(diǎn)溫度下外延再結(jié)晶的過程。固相外延存在問題——射程末端缺陷EOR高劑量注入促使硅非晶化，而穩(wěn)定的位錯(cuò)環(huán)是高劑量注入的一個(gè)突出特點(diǎn)，非晶區(qū)以固相外延方式生長后，位錯(cuò)環(huán)的最大濃度在非晶和晶體硅的界面。這些位于最初的非晶/單晶〔a/c〕界面的缺陷稱為射程末端(EOR,End-of-Range)缺陷。形成射程末端缺陷的原因在于a/c界面的一側(cè)有大量的非晶化閾值損傷。假設(shè)位錯(cuò)環(huán)位于PN結(jié)耗盡區(qū)附近，會(huì)產(chǎn)生大的漏電流。位錯(cuò)環(huán)與金屬雜質(zhì)結(jié)合時(shí)更嚴(yán)重。選擇的退火過程應(yīng)當(dāng)能夠產(chǎn)生足夠的雜質(zhì)擴(kuò)散，使位錯(cuò)環(huán)處于高摻雜區(qū)，同時(shí)又被阻擋在器件工作時(shí)的耗盡區(qū)之外。簡述硼和磷的退火特性。PSiPSi硼退火特性電激活比例:自由載流子數(shù)p和注入劑量Ns的比對于低劑量的情況，隨退火溫度上升，電激活比例增大。對于高劑量情況，可以把退火溫度分為三個(gè)區(qū)域：在區(qū)域I中，隨退火溫度上升，點(diǎn)缺陷的移動(dòng)能力增強(qiáng)，因此間隙硼和硅原子與空位的復(fù)合幾率增加，使點(diǎn)缺陷消失，替位硼的濃度上升，電激活比例增加，自由載流子濃度增大。當(dāng)退火溫度在500-600℃的圍，點(diǎn)缺陷通過重新組合或結(jié)團(tuán)，降低其能量。因?yàn)榕鹪臃浅Ｐ?，和缺陷團(tuán)有很強(qiáng)的作用，很容易遷移或被結(jié)合到缺陷團(tuán)中，處于非激活位置，因而出現(xiàn)隨溫度的升高而替位硼的濃度下降的現(xiàn)象，也就是自由載流子濃度隨溫度上升而下降的現(xiàn)象〔逆退火特性〕。在區(qū)域Ⅲ中，硼的替位濃度以接近于5eV的激活能隨溫度上升而增加，這個(gè)激活能與升溫時(shí)Si自身空位的產(chǎn)生和移動(dòng)的能量一致。產(chǎn)生的空位向間隙硼處運(yùn)動(dòng)，因而間隙硼就可以進(jìn)入空位而處于替位位置，硼的電激活比例也隨溫度上升而增加。實(shí)際退火條件，要根據(jù)注入時(shí)靶溫、注入劑量及對材料性能的要求來選擇。注入劑量低，不發(fā)生逆退火現(xiàn)象，退火溫度不需要太高。1012/cm2，800度，幾分鐘。室溫注入與靶溫較高時(shí)注入時(shí)，產(chǎn)生非晶區(qū)的臨界劑量不同，退火要求也不同。磷退火特性圖中虛線所表示的是損傷區(qū)還沒有變?yōu)榉蔷訒r(shí)的退火性質(zhì)，實(shí)線則表示非晶層的退火性質(zhì)。對于1*1015/cm2和5*1015/cm2時(shí)所形成的非晶層，退火溫度在600℃左右，低于劑量為1014左右沒有形成非晶層時(shí)的退火溫度，這是因?yàn)閮煞N情況的退火機(jī)理不同。非晶層的退火效應(yīng)是與固相外延再生長過程相聯(lián)系的，在再生長過程中，V族原子實(shí)際上與硅原子是難以區(qū)分，被注入的V族原子P在再結(jié)晶過程中與硅原子一樣，同時(shí)被結(jié)合到晶格位置上。簡述RTP設(shè)備的工作原理，相對于傳統(tǒng)高溫爐管它有什么優(yōu)勢.RTP工藝是一類單片熱處理工藝，其目的是通過縮短熱處理時(shí)間和溫度或只縮短熱處理時(shí)間來獲得最小的工藝熱預(yù)算〔ThermalBudget〕。RTP工藝的開展，是為了適應(yīng)等比例縮小器件構(gòu)造對雜質(zhì)再分布的嚴(yán)格要求；最早的RTP工藝主要用于注入后的退火。目前，RTP工藝的應(yīng)用圍已擴(kuò)展到氧化、化學(xué)氣相淀積和外延生長等領(lǐng)域。雜質(zhì)的再分布問題隨著器件等比例縮小到深亞微米階段，源、漏區(qū)的PN結(jié)結(jié)深要求做得非常淺。離子注入后的雜質(zhì)，必須通過足夠高溫度下的熱處理，才能具有電活性，同時(shí)消除注入損傷。傳統(tǒng)的高溫爐管工藝，由于升、降溫緩慢和熱處理時(shí)間長，從而造成熱處理過程中雜質(zhì)的再分布問題嚴(yán)重，難以控制PN結(jié)結(jié)深。最早的RTP工藝，就是為了離子注入后退火而開發(fā)的。RTP設(shè)備與傳統(tǒng)高溫爐管的區(qū)別加熱元件：RTP采用加熱燈管，傳統(tǒng)爐管采用電阻絲硅片溫度控制：傳統(tǒng)爐管利用熱對流及熱傳導(dǎo)原理，使硅片與整個(gè)爐管周圍環(huán)境到達(dá)熱平衡，溫度控制準(zhǔn)確；而RTP設(shè)備通過熱輻射選擇性加熱硅片，較難控制硅片的實(shí)際溫度及其均勻性。升降溫速度：RTP設(shè)備的升、降溫速度為10-200℃/秒，而傳統(tǒng)爐管的升、降溫速度為5-50℃/分鐘。傳統(tǒng)爐管是熱壁工藝，容易淀積雜質(zhì)；RTP設(shè)備則是冷壁工藝，減少了硅片沾污。生產(chǎn)方式：RTP設(shè)備為單片工藝，而傳統(tǒng)爐管為批處理工藝。傳統(tǒng)爐管的致命缺點(diǎn)是熱預(yù)算大，無法適應(yīng)深亞微米工藝的需要；而RTP設(shè)備能大幅降低熱預(yù)算。簡述RTP在集成電路制造中的常見應(yīng)用。雜質(zhì)的快速熱激活RTP工藝最具吸引力的的熱點(diǎn)之一是晶圓片不用到達(dá)熱平衡狀態(tài)，意味著電活性的有效摻雜實(shí)際上可以超過固溶度限制。例如，對砷進(jìn)展數(shù)毫秒的退火，它的激活濃度可到達(dá)3×1021左右，大約是其固溶度的10倍。因?yàn)?，在短時(shí)間的退火過程中，砷原子沒有足夠的時(shí)間來形成聚團(tuán)并凝聚成無活性的缺陷。介質(zhì)的快速熱加工快速熱氧化(RTO)可以在適宜的高溫下通過準(zhǔn)確控制的氣氛來實(shí)現(xiàn)短時(shí)間生長薄氧層?！哺裳醴椒ā砇TO生長的氧化層具有很好的擊穿特性，電性能上穩(wěn)固耐用。由于不均勻溫度分布產(chǎn)生的晶圓片的熱塑應(yīng)力影響了RTO的均勻性。假設(shè)適當(dāng)冷卻反響腔壁，可以用作冷壁工藝，防止腔壁污染后續(xù)工藝。硅化物和接觸的形成快速熱處理也經(jīng)常被用于形成金屬硅化物接觸，其可以仔細(xì)控制硅化反響的溫度和環(huán)境氣氛，以盡量減少雜污染，并促使硅化物的化學(xué)配比和物相到達(dá)最理想的狀態(tài)。形成阻擋層金屬也是RTP在Si技術(shù)中的一個(gè)應(yīng)用，這些導(dǎo)電的阻擋層金屬可以阻止硅襯底和用于器件互聯(lián)的Al基合金之間的互擴(kuò)散。另外RTP還可以在GaAs工藝中用于接觸的形成，淀積一層金鍺混合物并進(jìn)展熱退火，可以在N型GaAs材料上形成低阻的歐姆接觸。對RTP來說，很難在高溫下處理大直徑晶圓片而不在晶圓片邊緣造成熱塑應(yīng)力引起的滑移。分析滑移產(chǎn)生的原因。如果溫度上升速度加快后，滑移現(xiàn)象變得更為嚴(yán)重，這說明晶圓片外表上的輻射分布是怎樣的.硅片熱不均勻的因素三個(gè)因素造成硅片的熱不均勻問題〔硅片邊緣溫度比中心低〕：圓片邊緣接收的熱輻射比圓片中心少圓片邊緣的熱損失比圓片中心大氣流對圓片邊緣的冷卻效果比圓片中心好邊緣效應(yīng)造成的溫度梯度通常在幾十甚至上百度，不僅導(dǎo)致熱處理工藝的不均勻，且可能造成滑移等缺陷和硅片的翹曲。物理氣相淀積最根本的兩種方法是什么.簡述這兩種方法制備薄膜的過程。物理氣相淀積:蒸發(fā)Evaporation、濺射Sputtering熱蒸發(fā)法：在真空條件下，加熱蒸發(fā)源，使原子或分子從蒸發(fā)源外表逸出，形成蒸氣流并入射到襯底外表，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜。濺射概念與機(jī)理：根本原理，真空腔中有一個(gè)平行板等離子體反響器，非常類似于簡單的反響離子刻蝕系統(tǒng)。將靶材放置在具有最大離子電流的電極上，高能離子將所要淀積的材料從靶材中轟擊出來。靶與晶圓片相距十分近〔小于10cm〕，出射原子大局部能被晶圓所收集。熱蒸發(fā)法淀積薄膜的淀積速率與哪些因素有關(guān).淀積速率的測量采用什么方法.簡述其工作原理。淀積速率與蒸發(fā)材料溫度腔體形狀等因素有關(guān)。淀積速率通常用石英晶體速率指示儀測量。所用器件為一個(gè)諧振板，它可以在諧振頻率下振蕩，工作時(shí)測量其振蕩頻率。原理：因?yàn)榫w頂部有材料蒸發(fā)淀積，所外加的質(zhì)量將使得頻率偏移，由測得的頻率移動(dòng)可得出淀積速率。淀積足夠厚的材料后，諧振頻率會(huì)移動(dòng)幾個(gè)百分點(diǎn)，振蕩器便會(huì)失效，不再出現(xiàn)鋒利諧振。將頻率測量系統(tǒng)的輸出與機(jī)械擋板的控制相連，淀積層厚度可以在很寬的淀積速率圍得到很好的控制。同時(shí)可以將淀積厚度的時(shí)間速率變化反響給坩堝的溫度控制，以得到恒定的淀積速率。什么是濺射產(chǎn)額，其影響因素有哪些.簡述這些因素對濺射產(chǎn)額產(chǎn)生的影響。濺射產(chǎn)額：S=QUOTE；影響因素：離子質(zhì)量、離子能量、靶原子質(zhì)量、靶的結(jié)晶性只有當(dāng)入射離子的能量超過一定能量(濺射閾值)時(shí)，才能發(fā)生濺射，每種物質(zhì)的濺射閾值與被濺射物質(zhì)的升華熱有一定的比例關(guān)系。隨著入射離子能量的增加，濺射率先是增加，其后是一個(gè)平緩區(qū)，當(dāng)離子能量繼續(xù)增加時(shí)，濺射率反而下降，此時(shí)發(fā)生了離子注入現(xiàn)象。濺射產(chǎn)額與入射離子種類的關(guān)系：濺射產(chǎn)額S依賴于入射離子的原子量，原子量越大，則濺射率越高。濺射產(chǎn)額也與入射離子的原子序數(shù)有密切的關(guān)系，呈現(xiàn)出隨離子的原子序數(shù)周期性變化關(guān)系，凡電子殼層填滿的元素作為入射離子，則濺射率最大。因此，惰性氣體的濺射率最高，氬通常被選為工作氣體，氬被選為工作氣體的另一個(gè)原因是可以防止與靶材料起化學(xué)反響。濺射產(chǎn)額與入射角度的關(guān)系：濺射產(chǎn)額對角度的依賴性于靶材料及入射離子的能量密切相關(guān)。金、鉑、銅等高濺射產(chǎn)額材料一般與角度幾乎無關(guān)。Ta和Mo等低濺射產(chǎn)額材料，在低離子能量情況下有明顯的角度關(guān)系，濺射產(chǎn)額在入射角度為40°左右時(shí)最大。低能量時(shí)，以不完整余弦的形式分布，最小值存在于接近垂直入射處；高能量濺射產(chǎn)額近似為：S∝QUOTE，θ為靶的法線與入射離子速度矢量的夾角。當(dāng)靶不斷遠(yuǎn)離硅片時(shí)，用濺射淀積填充窄溝槽的底部的能力是如何改變的.忽略任何氣相碰撞的影響。常用濺射技術(shù)有哪幾種，簡述它們的工作原理和特點(diǎn)。直流濺射——惰性氣體，如氬，送入低壓下的濺射腔體，電壓加在電極上產(chǎn)生等離子體。加負(fù)直流電壓的的是頂電極為需要淀積的源材料，例如鋁或鋁壓板，作為靶材。硅片放置于底電極上，高能粒子撞擊靶材，濺射出靶原子，這些原子以蒸汽形式自由走過等離子體撞擊到硅片外表，凝聚并形成薄膜。射頻濺射——直流濺射方法的前提之一是靶材應(yīng)具有較好的導(dǎo)電性。射頻濺射是一種能適用于各種金屬和非金屬材料的一種濺射淀積方法。在兩個(gè)電極之間接上高頻電場時(shí)，因?yàn)楦哳l電場可以經(jīng)由其他阻抗形式耦合進(jìn)入淀積室，不必要求電極一定是導(dǎo)電體。射頻方法可以在靶材上產(chǎn)生自偏壓效應(yīng)．即在射頻電場起作用的同時(shí)，靶材會(huì)自動(dòng)地處于一個(gè)負(fù)電位，這將導(dǎo)致氣體離子對其產(chǎn)生自發(fā)的轟擊和濺射。在實(shí)際應(yīng)用中，射頻濺射的交流輝光放電是在l3.56MHz下進(jìn)展的。反響濺射——采用以純金屬作為濺射靶材，但在工作氣體入適量的活性氣體，使其在濺射淀積的同時(shí)生成特定的化合物，這種在淀積的同時(shí)形成化合物的濺射技術(shù)被稱為反響濺射方法。偏壓濺射：濺射刻蝕和偏壓濺射淀積濺射刻蝕：在淀積前的一個(gè)短時(shí)間，將襯底和靶的電學(xué)連接相顛倒，可以使得襯底發(fā)生濺射而不是靶材，這樣可以從晶圓片外表去除自然氧化物和殘留的玷污。對于簡單的磁控系統(tǒng)，如果襯底和淀積材料是導(dǎo)體，可以調(diào)節(jié)加于襯底上的相對于等離子體的偏壓。因?yàn)闉R射刻蝕的薄膜，在低偏壓下可以重新淀積于晶圓片上，因而得到臺(tái)階覆蓋的凈改善。以下圖是硅烷反響淀積多晶硅的過程，寫出發(fā)生反響的方程式，并簡述其中1～5各步的含義?！?〕反響氣體從腔體入口向晶圓片附近輸運(yùn)；〔2〕這些氣體反響生成系列次生分子；〔3〕這些反響物輸運(yùn)到晶圓片外表；〔4〕外表反響釋放出硅；〔5〕氣體副產(chǎn)物解吸附；〔6〕副產(chǎn)物離開晶圓片外表的輸運(yùn)；〔7〕副產(chǎn)物離開反響器的輸運(yùn)。對于*種薄膜的CVD過程，淀積溫度為900℃，質(zhì)量傳輸系數(shù)hG=10cms-1，外表反響速率系數(shù)ks=1×107e*p(-1.9eV/kT)cms-1。現(xiàn)有以下兩種淀積系統(tǒng)可供選擇(1)冷壁，石墨支座型；(2)熱壁，堆放硅片型。應(yīng)該選用哪種類型的淀積系統(tǒng)并簡述理由。反響室類型熱壁：反響室腔壁與硅片及支撐件同時(shí)加熱。一般為電阻絲加熱，可準(zhǔn)確控制反響腔溫度和均勻性。適合對溫度控制要求苛刻的化學(xué)反響控制淀積系統(tǒng)，腔各處都發(fā)生薄膜生長。冷壁：僅對硅片和支撐件加熱，一般采用輻照加熱和射頻加熱，升降溫快速，但溫度均勻性差，適合對溫度要求不高的質(zhì)量輸運(yùn)控制。冷壁系統(tǒng)能夠降低在側(cè)壁上的淀積，減小了反響劑的損耗，也減小壁上顆粒剝離對淀積薄膜質(zhì)量的影響。CVD淀積過程中兩個(gè)主要的限制步驟是什么.它們分別在什么情況下會(huì)支配整個(gè)淀積速率.CVD過程包括兩個(gè)局部：一、反響劑在邊界層中的輸運(yùn)二、反響劑在襯底外表的化學(xué)反響存在兩種極限情況：①Q(mào)UOTE，QUOTE趨于QUOTE，淀積速率受外表化學(xué)反響速率控制。反響劑數(shù)量：主氣流輸運(yùn)到硅片外表的﹥外表化學(xué)反響所需要的②QUOTE﹤﹤QUOTE，QUOTE趨于0，淀積速率受質(zhì)量輸運(yùn)速率控制。反響劑數(shù)量：外表化學(xué)反響所需要的﹥主氣流輸運(yùn)到硅片外表的①低溫情況下，外表化學(xué)反響速率控制QUOTE淀積速率隨溫度的升高而成指數(shù)增加。②高溫情況下，質(zhì)量輸運(yùn)控制由于反響速度的加快，輸運(yùn)到外表的反響劑數(shù)量低于該溫度下外表化學(xué)反響所需要的數(shù)量，這時(shí)的淀積速率將轉(zhuǎn)為由質(zhì)量輸運(yùn)控制，根本不再隨溫度變化而變化。簡述APCVD、LPCVD、PECVD的特點(diǎn)。APCVD——一些最早的CVD工藝是在大氣壓下進(jìn)展的，由于反響速率快，CVD系統(tǒng)簡單，適于較厚的介質(zhì)淀積。APCVD缺點(diǎn)：臺(tái)階覆蓋性差；膜厚均勻性差；效率低。常壓下擴(kuò)散系數(shù)小，hg<<ks，APCVD一般是由質(zhì)量輸運(yùn)控制淀積速率一個(gè)主要問題是顆粒的形成。在氣體注入器處可能發(fā)生異質(zhì)淀積，在淀積了假設(shè)干晶圓片后，顆粒變大剝落并落在晶圓片外表。為防止這一問題可采用多通道的噴頭設(shè)計(jì)。LPCVD——低壓化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)淀積的*些薄膜，在均勻性和臺(tái)階覆蓋等方面比APCVD系統(tǒng)的要好，而且污染也少。另外，在不使用稀釋氣體的情況下，通過降低壓強(qiáng)就可以降低氣相成核。在LPCVD系統(tǒng)中，因?yàn)榈蛪菏沟脭U(kuò)散率增加，因此QUOTE變大使得QUOTE，生長速率受外表化學(xué)反響控制，與氣流的均勻性無關(guān)，硅片可以豎直嚴(yán)密排列，容量大。LPCVD缺點(diǎn)：淀積速率慢，生長溫度高3.PECVD——等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是目前最主要的化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)。APCVD和LPCVD都是利用熱能來激活和維持化學(xué)反響，而PECVD是通過射頻等離子體來激活和維持化學(xué)反響，受激發(fā)的分子可以在低溫下發(fā)生化學(xué)反響，所以淀積溫度比APCVD和LPCVD低〔200-350℃〕，淀積速率也更高，淀積的薄膜具有良好的附著性、低針孔密度、良好的階梯覆蓋及電學(xué)特性。反響原理：等離子體中的電子與反響氣體的分子碰撞時(shí)，這些分子將分解成多種成份：離子、原子以及活性基團(tuán)(激發(fā)態(tài))，這些活性基團(tuán)不斷吸附在襯底外表上，吸附在外表上的活性基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反響生成薄膜元素，并在襯底外表上形成薄膜?；钚曰鶊F(tuán)吸附在外表時(shí)，不斷的受到離子和電子轟擊，很容易遷移，發(fā)生重新排列。這兩個(gè)特性保證了所淀積薄膜有良好的均勻性，以及填充小尺寸構(gòu)造的能力。由于PECVD與非等離子體CVD相比，淀積過程有更多的非平衡特點(diǎn)，故也可以更容易地改變薄膜性質(zhì)〔組成、密度、應(yīng)力等〕，并且對于特定的應(yīng)用可修正這些性能。然而，這也會(huì)使薄膜產(chǎn)生不希望有的組分或者性質(zhì)，如副產(chǎn)品或氣體分子結(jié)合進(jìn)薄膜。簡述外延薄膜的生長過程，其最顯著的特征是什么.生長過程：①傳輸：反響物從氣相經(jīng)邊界層轉(zhuǎn)移到Si外表；②吸附：反響物吸附在Si外表；③化學(xué)反響：在Si外表進(jìn)展化學(xué)反響，得到Si及副產(chǎn)物；④脫吸：副產(chǎn)物脫離吸附；⑤逸出：脫吸的副產(chǎn)物從外表轉(zhuǎn)移到氣相，逸出反響室；⑥加接：生成的Si原子加接到晶格點(diǎn)陣上，延續(xù)襯底晶向生長特征：橫向二維的層層生長。晶面的構(gòu)造可用三個(gè)密切聯(lián)系的特征表示：平臺(tái)、扭轉(zhuǎn)、臺(tái)階如果吸附原子A保持不動(dòng)，其他硅原子可以被吸附過來，形成硅串或硅島。大量的硅串在合并時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的缺陷或形成多晶薄膜。如果吸附原子具有比較高的能量，則這個(gè)原子更傾向于沿著外表遷移，如果遷移到一個(gè)臺(tái)階邊緣的位置，如圖B位置，由于Si-Si鍵的相互作用，位置B比位置A更穩(wěn)定，吸附原子就有很大的可能性保持在此位置。吸附原子最穩(wěn)定的位置是所謂的扭轉(zhuǎn)位置，如圖中的位置C。當(dāng)吸附原子到達(dá)一個(gè)扭轉(zhuǎn)位置時(shí)，形成了一半的Si-Si鍵，進(jìn)一步的遷移就不太可能發(fā)生了。在繼續(xù)生長過程中，更多的吸附原子必定會(huì)遷移到扭轉(zhuǎn)位置，從而參加到生長的薄膜中。影響外延薄膜的生長速度的因素有哪些.溫度高溫區(qū)B區(qū)，生長速率對溫度的變化不敏感，生長速率由氣相質(zhì)量輸運(yùn)控制，并且對反響室的幾何形狀和氣流有很大的依賴性。低溫區(qū)A區(qū)，生長速率對溫度的變化非常敏感，生長速率完全由外表化學(xué)反響控制。外延溫度選在高溫區(qū)：生長速率處于質(zhì)量輸運(yùn)控制圍，溫度的微小波動(dòng)不會(huì)影響生長速率顯著變化；淀積在外表的硅原子具有足夠的能量和遷移能力，易找到適宜的位置形成單晶；外延溫度太高，會(huì)使自摻雜效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)加重。反響劑濃度外延生長速率由以下兩因素較慢放入一個(gè)決定：氫復(fù)原QUOTE析出硅原子的速率；被釋放出來的硅原子在襯底上生成單晶層的速率。QUOTE濃度較小，QUOTE被氫復(fù)原析出硅原子的速度遠(yuǎn)小于被釋放出來的硅原子在襯底上生成單晶硅速度，化學(xué)反響速度控制外延層的生長速率；增加QUOTE濃度，化學(xué)反響速率加快，生長速度提高。濃度大到一定程度，化學(xué)反響釋放硅原子速度大于硅原子在襯底外表的排列生長速度，此時(shí)生長速率受硅原子在襯底外表排列生長的速度控制。進(jìn)一步增大QUOTE濃度〔Y=0.1〕生長速率減??；當(dāng)Y=0.27時(shí)，逆向反響發(fā)生硅被腐蝕；反向腐蝕越嚴(yán)重，生長速率下降，當(dāng)Ｙ>0.28時(shí)，只存在腐蝕反響。3〕氣流速率氣體流速越大，邊界層越薄，一樣時(shí)間轉(zhuǎn)移到單位襯底外表上的反響劑數(shù)量越多，外延層生長速率也越快；當(dāng)氣流大到一定程度時(shí)，外延層的生長速率根本不隨氣體流量增大而加快。因?yàn)榇藭r(shí)邊界層厚度很薄，輸運(yùn)到襯底外表的反響劑數(shù)量可能超過外延溫度下的化學(xué)外表反響需要的數(shù)量，此時(shí)生長速率由化學(xué)反響速率決定。4〕襯底晶向不同晶面的鍵密度不同，鍵合能力存在差異，會(huì)對生長速率產(chǎn)生一定影響。共價(jià)鍵密度小，鍵合能力差，生長速率慢，例如(111)晶面；共價(jià)鍵密度大，鍵合能力強(qiáng)，生長速率快，例如(110)晶面。QUOTE濃度較小，QUOTE被氫復(fù)原析出硅原子的速度遠(yuǎn)小于被釋放出來的硅原子在襯底上生成單晶硅速度，化學(xué)反響速度控制外延層的生長速率；增加QUOTE濃度，化學(xué)反響速率加快，生長速度提高。濃度大到一定程度，化學(xué)反響釋放硅原子速度大于硅原子在襯底外表的排列生長速度，此時(shí)生長速率受硅原子在襯底外表排列生長的速度控制。進(jìn)一步增大QUOTE濃度〔Y=0.1〕生長速率減??；當(dāng)QUOTE濃度較小，QUOTE被氫復(fù)原析出硅原子的速度遠(yuǎn)小于被釋放出來的硅原子在襯底上生成單晶硅速度，化學(xué)反響速度控制外延層的生長速率；增加QUOTE濃度，化學(xué)反響速率加快，生長速度提高。濃度大到一定程度，化學(xué)反響釋放硅原子速度大于硅原子在襯底外表的排列生長速度，此時(shí)生長速率受硅原子在襯底外表排列生長的速度控制。進(jìn)一步增大QUOTE濃度〔Y=0.1〕生長速率減??；當(dāng)Y=0.27時(shí)，逆向反響發(fā)生硅被腐蝕；反向腐蝕越嚴(yán)重，生長速率下降，當(dāng)Ｙ>0.28時(shí)，只存在腐蝕反響。什么是擴(kuò)散效應(yīng).什么是自摻雜效應(yīng).這兩個(gè)效應(yīng)使得襯底/外延界面雜質(zhì)分布有怎樣的變化.擴(kuò)散效應(yīng)是指襯底中的雜質(zhì)與外延層中的雜質(zhì),在外延生長時(shí)互相擴(kuò)散,引起襯底與外延層界面附近雜質(zhì)濃度的緩慢變化。擴(kuò)散效應(yīng)對界面雜質(zhì)分布情況的影響，與溫度、襯底和外延層的摻雜情況、雜質(zhì)類型及擴(kuò)散系數(shù)、外延層的生長速度和缺陷等因素有關(guān)。自摻雜效應(yīng)：在外延生長過程中,襯底和外延層中的雜質(zhì)因熱蒸發(fā),或因化學(xué)反響的副產(chǎn)物對襯底或外延層的腐蝕,都會(huì)使襯底和外延層中的雜質(zhì)進(jìn)入邊界層中,改變了邊界層中的摻雜成分和濃度,從而導(dǎo)致了外延層中雜質(zhì)的實(shí)際分布偏離理想情況。擴(kuò)散效應(yīng)自摻雜效應(yīng)擴(kuò)散效應(yīng)自摻雜效應(yīng)解釋為什么導(dǎo)熱型規(guī)表在超高真空下不能工作。簡述幾種典型真空泵的工作原理。幾種典型的真空泵構(gòu)造:=1\*GB3①活塞式機(jī)械泵;=2\*GB3②旋片式機(jī)械泵;=3\*GB3③增壓器——羅茨泵;=4\*GB3④油擴(kuò)散泵;=5\*GB3⑤渦輪分子泵;=6\*GB3⑥低溫吸附泵;=7\*GB3⑦鈦升華泵;=8\*GB3⑧濺射離子泵.=1\*GB3①活塞式機(jī)械泵：吸氣階段，氣體經(jīng)過右側(cè)閥進(jìn)入汽缸。壓縮階段，兩個(gè)閥均關(guān)閉，氣體被壓縮。排氣階段，氣體經(jīng)過左側(cè)閥被排出到高壓力區(qū)。=2\*GB3②旋片式機(jī)械泵：采用旋片代替活塞進(jìn)展抽氣和壓縮運(yùn)動(dòng)。單級旋片式機(jī)械泵的終極真空大約為20mTorr，兩級泵則能到達(dá)1mTorr以下。此類壓縮泵工作時(shí)，水蒸氣的凝聚可能導(dǎo)致腐蝕。需要泵油，可能會(huì)對真空腔室產(chǎn)生污染。=3\*GB3③增壓器——羅茨泵：羅茨泵可被作為常規(guī)的旋片式機(jī)械泵的預(yù)壓縮裝置使用，用來提高入口壓力，增加排量。=4\*GB3④油擴(kuò)散泵：真空泵油經(jīng)電爐加熱沸騰后，產(chǎn)生一定的油蒸汽沿著蒸汽導(dǎo)流管傳輸?shù)缴喜浚?jīng)由三級傘形噴口向下噴出，形成一股向出口方向運(yùn)動(dòng)的高速蒸汽流。油分子與氣體分子碰撞，把動(dòng)量交給氣體分子自己慢下來，而氣體分子獲得向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量后便迅速往下飛去。在射流的界面，氣體分子不可能長期滯留，因而界面氣體分子濃度較小。由于這個(gè)濃度差，使被抽氣體分子得以源源不斷地?cái)U(kuò)散進(jìn)入蒸汽流而被逐級帶至出口，并被前級泵抽走。慢下來的蒸汽流向下運(yùn)動(dòng)過程中碰到水冷的泵壁，油分子冷凝，沿著泵壁流回蒸發(fā)器繼續(xù)循環(huán)使用。=5\*GB3⑤渦輪分子泵：利用高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉輪將動(dòng)量傳給氣體分子，使氣體產(chǎn)生定向流動(dòng)而抽氣的真空泵。由許多級組成，每個(gè)級上都包括以大于2000r/min的極高轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)葉片和一套被稱為定子的靜止的葉片，定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙為1mm量級。每一級的壓縮比不大，但級數(shù)很多，整個(gè)泵的壓縮比可達(dá)QUOTE。渦輪分子泵的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)快，能抗各種射線的照射，耐大氣沖擊，無氣體存儲(chǔ)和解吸效應(yīng)，無油蒸氣污染或污染很少，能獲得清潔的超高真空。=6\*GB3⑥低溫吸附泵：由閉合循環(huán)冷凍機(jī)組成，冷凍機(jī)的冷頭一般維持在20K左右，封裝在泵體里并連接到真空系統(tǒng)，通過低溫凝聚氣體分子。需前級泵，具有最高極限真空度，無回油污染問題，但工作后需再生處理。=7\*GB3⑦鈦升華泵：加熱Ti絲，使Ti原子蒸發(fā)出來。Ti與反響室的氣體分子反響，凝結(jié)在腔壁上。=8\*GB3⑧濺射離子泵：陽極和陰極間加高壓，電子在陽極被加速，在磁場作用下旋轉(zhuǎn)。氣體分子與旋轉(zhuǎn)的電子碰撞而電離〔寧放電〕，氣體離子被加速向陰極運(yùn)動(dòng)，被陰極材料〔如Ti〕吸附，并且把外表的Ti濺射出來。濺射出來的Ti原子還可以與氣體離子反響，使抽速增大。以下圖為直流等離子放電的I-V曲線，請分別寫出a-g各段的名稱?？捎米靼雽?dǎo)體制造工藝中離子轟擊的是其中哪一段.試解釋其工作原理。ab段為無光放電區(qū)；bc段為湯生放電；c點(diǎn)為放電的著火點(diǎn)，cd段為前期輝光放電；de段為正常輝光放電區(qū)ef段為反常輝光放電；fg段為電弧放電。正常輝光放電區(qū)—de段，電流的增加與電壓無關(guān)，只與陰極上產(chǎn)生輝光的外表積有關(guān)。在這個(gè)區(qū)域，陰極的有效放電面積隨電流增加而增大，而陰極有效放電區(qū)的電流密度保持恒定。在這一階段，導(dǎo)電的粒子數(shù)目大大增加，在碰撞過程中轉(zhuǎn)移的能量也足夠高，因此會(huì)產(chǎn)生明顯的輝光，維持輝光放電的電壓較低，而且不變。氣體擊穿之后，電子和正離子來源于電子的碰撞和正離子的轟擊使氣體電離，即使不存在自然電離源，放電也將繼續(xù)下去。這種放電方式又稱為自持放電。射頻放電與直流放電相比有何優(yōu)點(diǎn).直流放電中，電荷在外表的積聚會(huì)使電場減小，直到等離子體消失。在射頻電場中，因?yàn)殡妶鲋芷谛缘馗淖兎较?，帶電粒子不容易到達(dá)電極和器壁而離開放電空間，相對地減少了帶電粒子的損失。在兩極之間不斷振蕩運(yùn)動(dòng)的電子可以從高頻電場中獲得足夠的能量使氣體分子電離，只要有較低的電場就可以維持放電。陰極產(chǎn)生的二次電子發(fā)射不再是氣體擊穿的必要條件。射頻電場可以通過任何一種類型的阻抗耦合進(jìn)入淀積室，所以電極可以是導(dǎo)體，也可是絕緣體。如果刻蝕的各項(xiàng)異性度為零，則當(dāng)刻蝕厚度為0.5μm的膜時(shí)產(chǎn)生的鉆蝕量〔或刻蝕偏差〕為多少.各項(xiàng)異性度為0.75時(shí)進(jìn)展刻蝕，鉆蝕量又是多少.假定在每一種情況下不存在過刻。刻蝕偏差是指刻蝕以后線寬或關(guān)鍵尺寸間距的變化，通常是由于橫向鉆刻引起的。簡述BOE〔或BHF〕刻蝕SiO2的原理。二氧化硅腐蝕最常見的濕法腐蝕工藝之一是在稀釋的HF溶劑中進(jìn)展的SiO2濕法腐蝕法。常用腐蝕液配比是6:1,10:1,50:1，意味著6份，10份或50份〔體積〕的水于一份HF混合。發(fā)生的總反響如下：QUOTE+6HF→QUOTE+2QUOTE實(shí)際反響時(shí)，是腐蝕液中的HF發(fā)生電離產(chǎn)生氫離子和氟離子HF←→QUOTE+QUOTE六個(gè)QUOTE與二氧化硅中的一個(gè)QUOTE結(jié)合生成負(fù)二價(jià)的六氟硅酸根絡(luò)離子[(SiF6)2-]，它與兩個(gè)QUOTE結(jié)合，生成六氟硅酸(QUOTE)。顯然反響速率與QUOTE和QUOTE的濃度有關(guān)，因此在腐蝕過程常參加氟化銨(NH4F)作為緩沖劑，QUOTE能夠電離生成QUOTE，以補(bǔ)充隨著反響推進(jìn)而逐漸減少的QUOTE數(shù)量，并使HF電離平衡向左移動(dòng)，調(diào)節(jié)溶液的PH值，以減輕腐蝕液對光刻膠的腐蝕作用。參加QUOTE的HF溶液稱為BOE(bufferedo*ideetching)或BHF(bufferedHF)。根據(jù)原理分類，干法刻蝕分成幾種.各有什么特點(diǎn).干法刻蝕是采用等離子體進(jìn)展刻蝕的技術(shù),根據(jù)原理分為濺射與離子銑〔物理〕、等離子刻蝕〔化學(xué)〕、反響離子刻蝕〔物理+化學(xué)〕。干法刻蝕與濕法刻蝕相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：刻蝕剖面是各向異性，具有非常好的側(cè)壁控制；良好的CD控制最小的光刻膠脫落或粘附問題良好的片、片間、批次間的刻蝕均勻性較低的化學(xué)制品使用和處理費(fèi)用然而干法刻蝕也存在一些缺點(diǎn)，最主要的是對下層材料的選擇比不高、等離子體帶來的器件損傷以及昂貴的設(shè)備。在一個(gè)特定的刻蝕過程中：假設(shè)首先考慮的因素是選擇性，應(yīng)該使用何種刻蝕設(shè)備.筒型刻蝕設(shè)備假設(shè)首先考慮的因素是離子轟擊損傷，應(yīng)該選用何種刻蝕設(shè)備.高密度等離子體源〔HDP〕假設(shè)首先考慮的因素是獲得垂直側(cè)壁構(gòu)造，應(yīng)該選用何種刻蝕設(shè)備.假設(shè)首先考慮的因素是選擇性和獲得垂直側(cè)壁構(gòu)造，應(yīng)該選用何種刻蝕設(shè)備.假設(shè)需要選擇性、垂直側(cè)壁構(gòu)造和損傷，同時(shí)還需保持合理的刻蝕速率，應(yīng)該怎樣.采用QUOTE作為氣體源對QUOTE進(jìn)展刻蝕，在進(jìn)氣中分別參加QUOTE或QUOTE對刻蝕速率有什么影響.隨著QUOTE或QUOTE進(jìn)氣量的增加，對Si和QUOTE刻蝕選擇性怎樣變化.為什么.參加少量的氧氣能夠提高Si和QUOTE的刻蝕速率。參加少量的氫氣可以導(dǎo)致Si和QUOTE的刻蝕速率減慢。原理：氧氣與碳原子反響生成CO和QUOTE，因此從等離子體中去掉了一些碳，從而增加了氟的濃度。這些等離子體稱為富氟等離子體。氧添加之后對Si的刻蝕速率提升比QUOTE的刻蝕要快。當(dāng)氧添加含量超過一定值后，二者的刻蝕速率開場下降，是因?yàn)闅庀嗟姆釉俳Y(jié)合形成氟分子使得自由氟原子減少的緣故。另一方面二者的選擇比也會(huì)急劇下降，因?yàn)槲皆诠柰獗淼难踉雍脱醴肿訒?huì)使得硅表現(xiàn)得更像二氧化硅。往等離子體中參加氫，氫會(huì)與氟反響，一方面減少了氟離子的濃度，降低了刻蝕速率。另一方面形成富碳等離子體，過量碳會(huì)導(dǎo)致非揮發(fā)性的物質(zhì)累積在側(cè)壁外表，阻滯橫向刻蝕的發(fā)生。往QUOTE等離子體中參加少量的QUOTE將導(dǎo)致硅和二氧化硅的刻蝕速率同時(shí)減慢。在中等的QUOTE濃度下，H和F反響生成HF，HF刻蝕QUOTE但并不刻蝕Si。同時(shí)，各向異性的不揮發(fā)性碳氟化合物薄膜的淀積過程得到增強(qiáng)。另一方面，QUOTE外表反響生成的CO和QUOTE可以從系統(tǒng)中抽去，在Si外表確沒有這些反響。因此，隨著H2的參加，刻蝕QUOTE和Si的選擇比會(huì)急劇上升。在干法刻蝕的終點(diǎn)檢測方法中，光學(xué)放射頻譜分析法最常見，簡述其工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。光學(xué)放射頻譜分析是利用檢測等離子體中*種波長的光線強(qiáng)度變化來到達(dá)終點(diǎn)檢測的目的。光強(qiáng)的變化反映了等離子體中原子或分子濃度的變化，根據(jù)檢測的不同物質(zhì)會(huì)有刻蝕終點(diǎn)光強(qiáng)增加與減弱兩種狀態(tài)。對于不同的刻蝕薄膜與刻蝕劑，有對應(yīng)的需要檢測的波長。不影響刻蝕的進(jìn)展，且可對微小變化作出反響。光強(qiáng)正比于刻蝕速率，因此對刻蝕速率較慢的反映難以檢測?？涛g面積過小時(shí)，信號強(qiáng)度缺乏也會(huì)導(dǎo)致檢測困難，如SiO2接觸窗的刻蝕。一個(gè)簡單的光學(xué)曝光系統(tǒng)包括哪些局部，分別起什么作用?光源——紫外光UV、深紫外光DUV、極紫外光EUV；光源系統(tǒng)包括光源本身以及用于收集、準(zhǔn)直、濾波和聚焦的反射/折射光學(xué)系統(tǒng)。曝光輻照的波長是光刻工藝的關(guān)鍵參數(shù)。其他條件一樣時(shí)，波長越短，可曝光的特征尺寸越小。光學(xué)曝光中，通常先把圖形做在掩模版上，再將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。掩膜版一般襯底材料為熔融石英，淀積在襯底材料上的一般為鉻，也有氧化鐵的掩膜版。掩模版的制造通常經(jīng)過CAD系統(tǒng)輔助的幅員設(shè)計(jì)，仿真模擬和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等步驟后，由制版機(jī)將設(shè)計(jì)信息寫到光刻版上。光闌快門掩膜版光刻膠正膠:PAC主要由長鏈聚合物構(gòu)成，曝光導(dǎo)致長鏈斷鏈，更容易在顯影劑中溶解。負(fù)膠：PAC的曝光使得聚合物間產(chǎn)生交聯(lián)，因此曝光過的光刻膠在顯影劑中溶解的很慢，而未曝光的光刻膠溶解得很快。襯底根據(jù)曝光方式的不同，光學(xué)光刻機(jī)可以分成幾類.各有什么優(yōu)缺點(diǎn).根據(jù)曝光方式不同光學(xué)光刻機(jī)主要分為三種：接觸式，接近式，投影式。接觸式：接觸式光刻機(jī)是最簡單的光刻機(jī)，曝光時(shí)，掩模壓在涂有光刻膠的晶圓片上。主要優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，分辨率高，沒有衍射效應(yīng)主要缺點(diǎn)：掩模版與涂有光刻膠的晶圓片直接接觸，每次接觸都會(huì)在晶圓片和掩模版上產(chǎn)生缺陷，降低掩模版使用壽命，成品率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。接觸式光刻機(jī)一般僅限用于能容忍較高缺陷水平的器件研究或其他方面的應(yīng)用。接近式：接近式光刻機(jī)是掩模版同光刻膠間隔10～50μm，所以缺陷大大減少。主要優(yōu)點(diǎn)：防止晶圓片與掩模直接接觸，缺陷少。主要缺點(diǎn)：分辨率下降，存在衍射效應(yīng)。投影式：現(xiàn)今硅片光學(xué)曝光最主要的方法是投影式曝光。一般光學(xué)系統(tǒng)將光刻版上的圖像縮小4*或5*倍，聚焦并與硅片上已有的圖形對準(zhǔn)后曝光，每次曝光一小局部，曝完一個(gè)圖形后，硅片移動(dòng)到下一個(gè)曝光位置繼續(xù)對準(zhǔn)曝光。主要優(yōu)點(diǎn)：有接觸式的分辨率，但不產(chǎn)生缺陷常用投影光刻機(jī)系統(tǒng)的類型有掃描光刻機(jī)、分步重復(fù)光刻機(jī)和掃描分步重復(fù)光刻機(jī)等。在光刻中，能夠在增加分辨率的同時(shí)增加聚焦深度嗎.為什么.不能！聚焦深度：在保持圖形聚焦的前提下，沿著光路方向晶圓片移動(dòng)的距離是聚焦深度——QUOTE，NA為數(shù)值孔徑，意味著增加分辨率會(huì)減小聚焦深度，因此分辨率和聚焦深度之間必須做*些折中。一個(gè)投影曝光系統(tǒng)采用ArF光源，數(shù)值孔徑為0.6，設(shè)k1=0.6,n=0.5,計(jì)算其理論分辨率和焦深。分辨率：QUOTE焦深：QUOTE典型的光刻工藝主要有哪幾步.簡述各步驟的作用。涂膠→前烘→對準(zhǔn)與曝光→曝光后烘烤→顯影→堅(jiān)膜→顯影檢查前烘，softbake目的：蒸發(fā)光刻膠中的溶劑溶劑能使涂覆的光刻膠更薄，但吸收熱量且影響光刻膠的黏附性過多的烘烤使光刻膠聚合，感光靈敏度變差烘烤不夠影響?zhàn)じ叫院推毓?。對?zhǔn)：預(yù)對準(zhǔn)，通過硅片上的notch或者flat進(jìn)展激光自動(dòng)對準(zhǔn)通過對準(zhǔn)標(biāo)志，位于切割槽上。另外層間對準(zhǔn)，即套刻精度，保證圖形與硅片上已經(jīng)存在的圖形之間的對準(zhǔn)。曝光中最重要的兩個(gè)參數(shù)：曝光能量〔Energy〕焦距〔Focus〕如果能量和焦距調(diào)整不好，就不能得到要求的分辨率和大小的圖形。表現(xiàn)為圖形的關(guān)鍵尺寸超出要求的圍曝光后烘烤〔post-e*posurebake〕作用：=1\*GB3①減少駐波效應(yīng)；=2\*GB3②激發(fā)化學(xué)增強(qiáng)光刻膠的PAG產(chǎn)生的酸與光刻膠上的保護(hù)基團(tuán)發(fā)生反響并移除基團(tuán)使之能溶解于顯影。顯影：=1\*GB3①顯影液溶劑溶解掉光刻膠中軟化局部；=2\*GB3②從掩膜版轉(zhuǎn)移圖形到光刻膠上三個(gè)根本步驟:顯影、漂洗、枯燥堅(jiān)膜,hardbake作用：=1\*GB3①完全蒸發(fā)掉光刻膠里面的溶劑；=2\*GB3②提高光刻膠在離子注入或刻蝕中保護(hù)下外表的能力；=3\*GB3③進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠與硅片外表之間的黏附性；=4\*GB3④減少駐波效應(yīng)圖形檢測檢測要點(diǎn)對準(zhǔn)問題：重疊和錯(cuò)位，掩膜旋轉(zhuǎn)，圓片旋轉(zhuǎn)，*方向錯(cuò)位，Y方向錯(cuò)位臨界尺寸外表不規(guī)則：劃痕、針孔、瑕疵和污染物什么是光刻中常見的外表反射和駐波效應(yīng).如何解決.外表反射——穿過光刻膠的光會(huì)從晶圓片外表反射出來，從而改變投入光刻膠的光學(xué)能量。當(dāng)晶圓片外表有高度差時(shí)，外表反射會(huì)導(dǎo)致線條的缺失，無法控制圖形。針對外表反射效應(yīng)的解決方法：改變沉積速率以控制薄膜的反射率防止薄膜外表高度差，外表平坦化處理(CMP)光刻膠下涂覆抗反射的聚合物(Anti-reflectcoating,ARC)駐波效應(yīng)——在微細(xì)圖形光刻時(shí)，一般曝光光源為單色或窄帶光源，在由基片、氧化物層和抗蝕劑等組成的多層膜系情況下，由于膜系各層折射率不同，曝光時(shí)在基底外表產(chǎn)生的反射光和入射光相互干預(yù)而形成駐波。抗蝕劑在曝光過程中由于其折射率和基底材料折射率不匹配，入射光將在各層膜的界面處發(fā)生屢次反射，在光致抗蝕劑中形成駐波。應(yīng)用抗反射涂層(ARC)可以完全消除駐波圖形。浸沒式光刻機(jī)相對于傳統(tǒng)的光刻機(jī)有何不同。根據(jù)瑞利判據(jù)：QUOTE，要提高分辨率，可以通過增大數(shù)值孔徑NA來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)曝光設(shè)備在鏡頭與硅片之間的介質(zhì)是空氣，空氣的折射率是1；浸液式光刻機(jī)采用一種高折射率的介質(zhì)代替空氣，則NA就能夠提高。簡述電子束光刻的光柵掃描方法和矢量掃描方法有何區(qū)別。在光柵掃描方法中，每一個(gè)像素必須被逐次掃描。這樣，曝光時(shí)間幾乎與圖形無關(guān)，圖形就是通過翻開和關(guān)閉快門寫出來的。而已經(jīng)開發(fā)出來的另一種矢量掃描方法，是將每個(gè)需要曝光區(qū)域的數(shù)字位置傳送給*，y數(shù)/模轉(zhuǎn)換器〔DAC〕，電子束只指向那些需要曝光的像素。矢量掃描系統(tǒng)優(yōu)于光柵法的重要優(yōu)點(diǎn)在于將電子束偏轉(zhuǎn)時(shí)間減到最小，另一方面，圖形地址精度簡單的取決于數(shù)字的字長，使用高速寬字長DAC就能夠?qū)⒚總€(gè)像素放在一個(gè)極細(xì)小的格點(diǎn)上。畫出側(cè)墻轉(zhuǎn)移工藝和self-aligneddoublepatterning〔SADP〕的工藝流程圖。從寄生電阻和電容、電遷移兩方面說明后道工藝中〔Back-End-Of-Line,BEOL〕采用銅〔Cu〕互連和低介電常數(shù)〔low-k〕材料的必要性。寄生電阻和寄生電容造成的延遲。電子在導(dǎo)電過程中會(huì)撞擊導(dǎo)體中的離子，將動(dòng)量轉(zhuǎn)移給離子從而推動(dòng)離子發(fā)生緩慢移動(dòng)。該現(xiàn)象稱為電遷移。在導(dǎo)電過程中，電遷移不斷積累，并最終在導(dǎo)體中產(chǎn)生分散的缺陷。這些缺陷隨后集合成大的空洞，造成斷路。因此，電遷移直接影響電路的可靠性。采用銅互連可大幅降低金屬互連線的電阻從而減少互連造成的延遲。銅的電遷移比鋁材料小很多：銅的晶格擴(kuò)散的激活能為2.2eV,晶界擴(kuò)散結(jié)合能在0.7到1.2eV之間；而鋁分別為1.4eV和0.4-0.8eV.采用低介電常數(shù)材料填充平行導(dǎo)線之間的空間可降低金屬互連線之間的電容從而減少延遲。采用銅/low-k互連可大幅減小互連pitch，從而