集成电路制造技术-原理与工艺课后习题答案

《集成电路制造技术-原理与工艺课后习题答案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第一单元:3•比较硅单晶锭CZ,MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。答：cz直拉法工艺成熟，可拉出大直径硅棒，是FI前釆用最多的硅棒生产方法。但直拉法中会使用到1甘烟，而圮竭的使用会带来污染。同时在圮烟中，会有自然对流存在，导致生长条纹和氧的引入。直拉法生长多是采用液相掺杂，受杂质分凝、杂质蒸发，以及圮坍污染影响大，因此，直拉法牛长的单晶硅掺杂浓度的均匀性较差。MCZ磁控直拉法，在CZ法单晶炉上加一强磁场，高传导熔体硅的流动因切割磁力线而产生洛仑兹力，这相当于增强了熔体的粘性，熔体对流受阻。能生长无氧、均匀好的大直径单晶硅棒。设

2、备较直拉法设备复杂得多，造价也高得多，强磁场的存在使得牛产成木也大幅提高。FZ悬浮区熔法，多晶与单晶均由夹具夹着，由高频加热器产生一-悬浮的溶区，多晶硅连续通过熔区熔融，在熔区与单晶接触的界面处生长单晶。与直拉法相比，去掉了1甘烟，没有1甘烟的污染，因此能生长岀无氧的，纯度更高的单品硅棒。6.硅气相外延工艺采用的衬底不是准确的晶向，通常偏离［100］或［111］等晶向一个小角度，为什么？答：在外延生长过程中，外延气体进入反应器，气体中的反应剂气和输运到衬底,在高温衬底上发牛化学反应，牛成的外延物质沿着衬底晶向规则地排列，牛长出

3、外延层。气相外延是由外延气体的气相质量传递和表面外延两个过程完成的。表面外延过程实质上包含了吸附、分解、迁移、解吸这几个环节，表面过程表明外延生长是横向进行的，是在衬底台阶的结点位置发生的。因此，在将硅锭切片制备外延衬底时，一般硅片都应偏离主晶面一个小角度。目的是为了得到原子层台阶和结点位置，以利于表面外延生长。7.外延层杂质的分布主要受哪几种因素影响?答：杂质掺杂效率不仅依赖于外延温度、生长速率、气流屮掺杂剂的摩尔分数、反应室的几何形状等因素，还依赖于掺杂剂自身的特性。另外，影响掺杂效率的因素还有衬底的取向和外延层结晶质量。

4、硅的气相外延工艺中，在外延过程中，衬底和外延层之间存在杂质交换现象，即会击现杂质的再分布现象，主要有自掺杂效应和互扩散效应两种现象引起。&异质外延对衬底和外延层有什么要求？答：1•衬底与外延层不发牛化学反应，不发牛大量的相互溶解现象；2.衬底与外延层热力学参数相匹配，即热膨胀系数接近。以避免外延层由生长温度冷却至室温时，产生残余热应力，界面位错，甚至外延层破裂。3.衬底与外延层品格参数相匹配，即品体结构，品格常数接近，以避免品格参数不匹配引起的外延层与衬底接触的界面晶格缺陷多和应力大的现象。10•比较分子束外延（MBE）生长硅

5、与气相外延（VPE）生长硅的优缺点。答：MBE的特点：超高真空度达10-9^10-llTorr,外延过程污染少，外延层洁净。温度低，（100）Si最低外延温度470K,所以无杂质的再分布现象。外延分子由喷射炉喷出，速率可调，易于控制，可瞬间开/停，能生长极薄外延层，厚度可薄至A量级。设备上有多个喷射口，可生长多层、杂质分布复杂的外延层，最多层数可达104层。在整个外延过程中全程监控，外延层质量高。MBE多用于外延结构复杂、外延层薄的异质外延。设备复杂、价格昂贵分子束外延与气相外延相比：1•衬底温度低，没有自掺杂效应，因而扩散效

6、应带来的杂质再分布现象也很弱。2.外延生长室真空度超高，非有意掺入的杂质浓度也非常低。3.外延生长杂质的掺入与停止是由喷射炉控制的，在外延界面没有过渡区。第二单元3.欲对扩散杂质起有效的屏蔽作用，对Si02膜有何要求?答:硅衬底上的SiO2要能够当做掩膜来实现定域扩散，需要Xsq2满足下列条件：预生长的SiO2膜具有一定的厚度，同时杂质在衬底硅中的扩散系数Dm要远远大于其在SiO2中的扩散系数Ds3,而且SiO22表面杂质浓度与Si/SiO2界面杂质浓度之比达到一定数值，可保证SiO2膜起到有效的掩膜作用。8.硅芯片为避免芯片

7、沾污,可否最后热氧化一层Si02作为保护膜?为什么？答：不可以。Si的热氧化是高温工艺，硅器件芯片完成后再进行高温工艺会因金属电极的氧化、杂质再分布等原因损害器件性能、甚至使其彻底效。另外，热氧化需要消耗衬底硅，器件表面无硅位置牛长不出氧化层。16.在1050°C湿氧气氛生长lum厚氧化层，计算所需要时间。若抛物线型速率系数与氧化气压成正比，分别计算计算5个、20个大气压下的氧化时间。P81[100]A=0.295“加，3=0.413“"%[111]A=0・18“加，B=0.415“"%解：氧化层生长厚度与生长吋间之间的关系式

8、为XSiO2+A兀SiQ已矢口£=0,A=0.18/zm,，心qT“加=BQ+r)所以t2.84h抛物线型速率BTl=t/5,T2=t/20第三单兀1.比较APCVD、LPCVD和PECVD三种方法的主要异同和主要优缺点？异同点：APCVD,是最早出现的CVD工艺，其淀积过程