集成電路工藝原理

1、第一章 襯底材料1、三種單晶制備方法的特點(diǎn)和用途比較 直拉法（引晶，縮頸，放肩，等徑生長(zhǎng)，收晶）基本原理：將多晶硅在真空或惰性氣體保護(hù)下加熱，使多晶硅熔化，然后利用籽晶來(lái)拉制單晶硅。單晶生長(zhǎng)過(guò)程實(shí)際上是硅由液相固相的轉(zhuǎn)化過(guò)程。該轉(zhuǎn)化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的條件：液相-固相界面附近存在溫度梯度(dT/dz)。 區(qū)熔法（懸浮區(qū)熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后豎直固定在區(qū)溶爐上、下軸之間； 水平區(qū)熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后水平固定在區(qū)溶爐左、右軸之間） 基本原理：將籽晶與多晶硅棒緊粘在一起，利用分段熔融多晶棒，在溶區(qū)由籽晶移向多晶硅棒另一端的過(guò)程中，使多晶硅轉(zhuǎn)變成單晶硅。 中子嬗變摻雜法：利用熱中子（即低能中子

2、）對(duì)高阻單晶進(jìn)行輻照，從而使其電阻率發(fā)生改變的方法。主要用來(lái)對(duì)高阻區(qū)熔單晶電阻率的均勻性進(jìn)行調(diào)整。三種單晶制備方法的比較方法 C、O含量 直徑電阻率大小電阻率均勻性 用途直拉法 較高 大 低 徑向、軸向均勻性很差 制作VLSI區(qū)熔法 較低 較小 高 徑向、軸向均勻性較差 制作PowerDevice中子嬗變法不變不變 可調(diào) 較好 調(diào)整電阻率2、 硅中有害雜質(zhì)的分類、存在形式及其影響 非金屬 主要有C、O、H原子。 重金屬 主要有Au、Cu、Fe、Ni原子。 金 屬 主要有Na 、K、Ca、Al、Li、Mg、Ba 原子等。 分類 種類 存在形式 主要影響 影響器件的特性參數(shù)(UT,Usat,fT)

3、；影響硅單晶的力 O 間隙位置 學(xué)性質(zhì)(降低其機(jī)械強(qiáng)度)；有源區(qū)外的氧有利于吸收附 非金屬 近的重金屬雜質(zhì),增強(qiáng)硅器件抗粒子輻射的能力。 C 替位位置影響硅器件的電學(xué)性質(zhì)(IR，UB)；會(huì)減小硅的晶 格常數(shù)，引起晶格畸變； 間隙90% 有多個(gè)能級(jí)和雙重電活性(受主或施主)或復(fù)合 重金屬 Au 替位10% 中心, 影響硅的電阻率()和壽命()； 有效的復(fù)合中心 影響較嚴(yán)重，除影響, 外，易在缺陷處形成雜 Cu Fe 深能級(jí) 質(zhì)線和沉積微粒，使器件產(chǎn)生等離子擊穿、 PN結(jié)漏電“管道”等現(xiàn)象 金屬 Na,K 間隙位置 參與導(dǎo)電、影響器件的電學(xué)特性； Al Al會(huì)對(duì)N型材料的摻雜起補(bǔ)償作用,使3、 硅

4、中雜質(zhì)吸除技術(shù)的分類，四種非本征雜質(zhì)吸除方法的原理。物理吸除（本征吸除，非本征吸除），化學(xué)吸除物理吸除: 在高溫過(guò)程中，將晶體缺陷和雜質(zhì)沉積團(tuán)解體，并以原子態(tài)溶于晶體中，然 后使它們運(yùn)動(dòng)至有源區(qū)外，或被俘獲或被揮發(fā)。本征吸除: 用多步熱處理方法在硅片內(nèi)引入一些缺陷，以此吸除在表面附近的雜質(zhì)和缺 陷, (無(wú)外來(lái)加工) 。非本征吸除: 對(duì)硅片施以外來(lái)加工進(jìn)行析出的方法。背面損傷吸除: 通過(guò)(噴砂、離子注入、激光輻照等)在晶片背面引入損傷層，經(jīng)過(guò)處 理，損傷層在背面誘生大量位錯(cuò)缺陷，從而將體內(nèi)有害雜質(zhì)或微缺陷吸引至背面。應(yīng)力吸除：在晶片背面沉積氮化硅、多晶硅薄膜等引入彈性應(yīng)力，在高溫下，應(yīng)力場(chǎng) 使體

5、內(nèi)有害雜質(zhì)和缺陷運(yùn)動(dòng)至應(yīng)力源處，從而“清潔”晶片體內(nèi)。擴(kuò)散吸除：在背面或有源區(qū)外進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散，利用雜質(zhì)原子與硅原子半徑的差異引入大量失配位錯(cuò)，從而達(dá)到將有害雜質(zhì)和缺陷聚集于失配位錯(cuò)處，消除有源區(qū)缺陷的目的組合吸除: 在硅片背面沉積PSG和BSG，在高溫下處理，高濃度的P和B向晶片內(nèi) 部擴(kuò)散，引入失配位錯(cuò)；同時(shí)硅和PSG，BSG膨脹系數(shù)不匹配引入應(yīng)力場(chǎng)，在雙重因 素的作用下，達(dá)到吸除有害雜質(zhì)和缺陷的目的。4、 晶面標(biāo)識(shí)的目的、方法，晶面主參考面、次參考面的作用，硅片主、次參考面取向標(biāo)志的識(shí)別。 晶面標(biāo)識(shí)目的：為了加工時(shí)識(shí)別晶片的晶向和導(dǎo)電類型及劃片方位，必須在晶片上作出 主、次參考面識(shí)別標(biāo)志 1

6、.主參考面（主定位面，主標(biāo)志面）起識(shí)別劃片方向作用； 作為硅片（晶錠）機(jī)械加工定位的參考面； 作為硅片裝架的接觸位置，可減少硅片損耗； 2.次參考面（次定位面，次標(biāo)志面）：識(shí)別晶向和導(dǎo)電類型 5、三種精細(xì)拋光方法的特點(diǎn)機(jī)理比較 機(jī)械拋光 化學(xué)拋光 化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)理 與磨片原理相同 晶片表面的化學(xué)腐蝕過(guò)程 化學(xué)拋光與機(jī)械拋光的結(jié)合特點(diǎn)平整度較高； 光潔度高；無(wú)損傷層； 光潔度高；無(wú)損傷層； 晶片表面仍存在損傷層；但平整度較差。 整度較高。第二章 外延1、外延的定義（PPT第4頁(yè)）、目的，外延層與襯底的異同點(diǎn)。外延：在低于晶體熔點(diǎn)的溫度下，在一片表面經(jīng)過(guò)細(xì)致加工的單晶襯底上，沿其原來(lái)的結(jié)晶軸方向生

7、長(zhǎng)一層導(dǎo)電類型、電阻率、厚度和晶格結(jié)構(gòu)完整性都符合要求的新單晶的過(guò)程。外延生長(zhǎng)的最終目的是：沉積一層缺陷少，且可控制厚度及摻入雜質(zhì)的單晶薄膜。異同點(diǎn)：外延是在晶體上生長(zhǎng)晶體，生長(zhǎng)出的晶體的晶向與襯底晶向相同，且摻雜類型、電阻率、厚度可控，并這些參數(shù)不依賴于襯底的雜質(zhì)種類和參雜水平。2、 外延生長(zhǎng)的分類，外延生長(zhǎng)的特點(diǎn)。根據(jù)外延層在器件中所起的作用（正外延*：器件直接作在外延層上 n/n+，反外延：器件作在襯底上 n+/n ）根據(jù)襯底和外延層材料來(lái)分（同/異質(zhì)外延*：襯底與外延層屬于/不屬于同一材料）根據(jù)制備方法（向襯底輸送原子的方式）不同（氣相外延：相變由氣態(tài)發(fā)生 固相：相變由固態(tài)發(fā)生 液相：

8、從溶體中生長(zhǎng)晶體（直拉法） ）根據(jù)結(jié)構(gòu)形式來(lái)分（平面/非平面外延*：外延表面結(jié)構(gòu)不同；選擇/非選擇外延：同一表面不同物質(zhì)）根據(jù)系統(tǒng)的壓力不同來(lái)分：常/低壓外延：系統(tǒng)在常壓(1atm)/低于1atm下進(jìn)行的外延外延生長(zhǎng)的特點(diǎn)(1)可以在低(高)阻襯底上外延生長(zhǎng)高(低)阻外延層。(2)可以在P(N)型襯底上外延生長(zhǎng)N(P)型外延層，直接形成PN結(jié)，不存在用擴(kuò)散法在單晶基片上制作PN結(jié)時(shí)的補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。(3)與掩膜技術(shù)結(jié)合，在指定的區(qū)域進(jìn)行選擇外延生長(zhǎng)，為集成電路和結(jié)構(gòu)特殊的器件的制作創(chuàng)造了條件。 (4)可以在外延生長(zhǎng)過(guò)程中根據(jù)需要改變摻雜的種類及濃度，濃度的變化可以是陡變的，也可以是緩變的。3、 異

9、質(zhì)外延的相容性。1. 襯底與外延層不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不發(fā)生大量的溶解現(xiàn)象；2.襯底與外延層熱力學(xué)參數(shù)相匹配，即熱膨脹系數(shù)接近。以避免外延層由生長(zhǎng)溫度冷卻至室溫時(shí)，產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力，界面位錯(cuò)，甚至外延層破裂。3.襯底與外延層晶格參數(shù)相匹配，即晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)接近，以避免晶格參數(shù)不匹配引起的外延層與襯底接觸的界面晶格缺陷多和應(yīng)力大的現(xiàn)象。4、外延生長(zhǎng)的步驟、生長(zhǎng)速度的決定因素（PPT第35-37頁(yè)）反應(yīng)劑質(zhì)量( SiCl4和H2 )從氣相輸運(yùn)(轉(zhuǎn)移)到生長(zhǎng)表面 ；反應(yīng)劑分子被吸附在硅表面；在生長(zhǎng)層表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，得到硅原子和其他副產(chǎn)物；副產(chǎn)物分子脫離生長(zhǎng)層表面的吸附（解吸）；解吸副產(chǎn)物從生長(zhǎng)表面轉(zhuǎn)

10、移到氣相, 隨主氣流逸出反應(yīng)室；硅原子加接到晶格點(diǎn)陣上。決定因素：表面的化學(xué)反應(yīng)； 吸附和解吸； 氣相質(zhì)量傳輸；5、 影響外延生長(zhǎng)速度的因素（PPT第46-47頁(yè)）質(zhì)量傳輸系數(shù)hG；化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)kS；溫度T；反應(yīng)劑的摩爾分?jǐn)?shù)；流速；硅片位置N；反應(yīng)器的幾何形狀；襯底取向有關(guān)。6、 保證外延層結(jié)晶質(zhì)量的方法（PPT第56-57頁(yè)）要保證外延層的結(jié)晶質(zhì)量，必須控制好溫度T和速度v。只有在外延條件：高溫，中、低速生長(zhǎng)下，硅原子才有足夠的能量或充裕的時(shí)間通過(guò)自擴(kuò)散消除缺陷，保證外延層結(jié)構(gòu)為單晶。7、 原位清潔處理（HCL氣相腐蝕拋光）目的、方法。（PPT第62頁(yè)）方法：沖洗后將用氫稀釋的無(wú)水氯化氫

11、氣體通入反應(yīng)器內(nèi)，在1150 1250對(duì)硅片表面進(jìn)行氣相腐蝕拋光，然后接著進(jìn)行外延。由于它是與外延在同一反應(yīng)系統(tǒng)里連續(xù)進(jìn)行， 因而避免了襯底片因出進(jìn)反應(yīng)器而暴露在空氣中所引起的各種沾污和劃傷目的: 去除襯底表面殘留的機(jī)械損傷、沾污的雜質(zhì)和天然氧化物等層錯(cuò)核化中心，為外延生長(zhǎng)提供沒(méi)有損傷、高度清潔新鮮的待生長(zhǎng)表面。8、 外延過(guò)程中的對(duì)流擴(kuò)散。（PPT第62頁(yè)）對(duì)流擴(kuò)散：在外延過(guò)程中，摻入到外延層中的雜質(zhì)繼續(xù)向襯底深處擴(kuò)散；同時(shí),襯底中的雜質(zhì)又不斷地向正在生長(zhǎng)的外延層擴(kuò)散。9、 對(duì)流擴(kuò)散對(duì)外延層有效厚度的影響。（PPT第83-84頁(yè)）考慮雜質(zhì)對(duì)流擴(kuò)散后，外延層與襯底界面處的雜質(zhì)分布發(fā)生變化, 導(dǎo)致

12、外延層的有效厚度發(fā)生變化：當(dāng)CsubCf時(shí)xf0 ，有效外延層變窄；當(dāng)CsubCf時(shí)xf0 ，有效外延層變寬；第三章 氧化1、二氧化硅膜的用途和主要制備方法。用途：在固態(tài)擴(kuò)散、離子注入、外延中作為定域工藝的掩蔽層；作為IC中的隔離介質(zhì)(場(chǎng)氧)及多層布線間的絕緣介質(zhì)層；作為MOS器件的柵介質(zhì)膜；作為晶片表面保護(hù)層或PN結(jié)終端的鈍化層；作為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的電容氧化膜或光電器件中的反射層。制備方法：熱生長(zhǎng)氧化法；熱分解淀積法CVD；外延淀積法；反應(yīng)濺射法；陽(yáng)極氧化法；2、 二氧化硅的基本結(jié)構(gòu)，SiO2結(jié)構(gòu)中的兩種氧原子及其影響。SiO2基本結(jié)構(gòu)單元:正四面體；分類：結(jié)晶形(特點(diǎn):長(zhǎng)程有序)和無(wú)定形結(jié)構(gòu)

13、(特點(diǎn):長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序)橋鍵氧原子：氧原子為兩個(gè)硅原子所共有；非橋鍵氧原子；氧原子只和一個(gè)硅原子相聯(lián)結(jié)，沒(méi)有形成氧橋3、 二氧化硅中的雜質(zhì)分類（按其在網(wǎng)絡(luò)中的位置和作用）。（PPT第7-9頁(yè)）。SiO2中的雜質(zhì) 大多數(shù)被電離，且多數(shù)以正離子的形式存在。按其在網(wǎng)絡(luò)中的位置和作用可分為網(wǎng)絡(luò)形成劑（相當(dāng)于替位式雜質(zhì)）和網(wǎng)絡(luò)改變劑（相當(dāng)于間隙式雜質(zhì)）。網(wǎng)絡(luò)形成劑：R雜質(zhì)離子 RSi離子 如：B、P、Al等雜質(zhì)，可在網(wǎng)絡(luò)中取代Si原子的位置。（類比硅中的替位雜質(zhì)）網(wǎng)絡(luò)改變劑：R雜質(zhì)離子 RSi離子 如：K、Na、Ga、Al等雜質(zhì)，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中不能取代Si原子的位置，只能占據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的空洞處。（類比硅中

14、的間隙雜質(zhì)）4、 SiO2物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)密度：表示SiO2結(jié)構(gòu)的致密程度；二氧化硅的密度約為2.23g/cm2，硅的密度為 2.33g/cm2，所以，硅的密度大于二氧化硅的密度。Si 變成SiO2后體積會(huì)膨脹 折射率：表示SiO2的光學(xué)性質(zhì)；電阻率：表示SiO2的電學(xué)性質(zhì)；介電強(qiáng)度：表示單位厚度的SiO2薄膜的耐壓能力；介電常數(shù)：表示SiO2的電容性能；熱膨脹系數(shù):表示SiO2受溫度變化的形變； SiO2熱膨脹系數(shù)小，是Si的1/5；故冷卻時(shí)易產(chǎn)生微細(xì)的裂紋，喪失鈍化和掩蔽的作用；分凝系數(shù)：平衡時(shí)雜質(zhì)在硅和二氧化硅界面的分凝系數(shù)m為一常數(shù)；對(duì)于B: m0.3; 對(duì)于P：m10不同方法制備的

15、SiO2，其密度,折射率,電阻率等不同；不同方法制備的SiO2，其腐蝕速度不同 SiO2是最穩(wěn)定的硅化物； SiO2不溶于水； SiO2能耐較強(qiáng)的侵蝕，但極易與HF作用 SiO2能被強(qiáng)堿熔蝕，也可被H、Al、Si等還原。5、 三種氧化方法的原理和特點(diǎn)比較、應(yīng)用在高溫下，氧氣與硅片表面的硅原子反應(yīng)生成SiO2起始層。在高溫下，水汽與硅片表面的硅原子反應(yīng)生成SiO2起始層。 氧化速度 均勻重復(fù)性結(jié)構(gòu)掩蔽性 水溫干氧慢 好 致密 好濕氧快 較好 中 基本滿足 95水汽最快 差 疏松較差 1026、摻氯氧化的特點(diǎn)摻氯可吸收、提取氧化層下面硅中的雜質(zhì)，減少?gòu)?fù)合中心，使少子壽命增加。因?yàn)楦邷叵侣葰夂驮S多雜

16、質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的化合物而從反應(yīng)室逸出?？赦g化可動(dòng)離子，改善器件特性及可靠性。由于集中分布在SiO2-Si界面附近的氯Cl-可使移到此處的Na+被陷住不動(dòng)，從而使Na+喪失電活性和不穩(wěn)定性?？山档蚐iO2層中的固定電荷和界面態(tài)密度，減少二氧化硅中的缺陷。由于氯可中和界面電荷，填補(bǔ)了氧空位?？商岣哐趸俣?，氯起催化劑的作用。7、 干氧氧化機(jī)理在高溫下，當(dāng)氧氣與硅片接觸時(shí)，氧氣分子與其表面的硅原子反應(yīng)生成SiO2起始層。由于該起始氧化層會(huì)阻礙氧分子與Si表面的直接接觸，因此其后的繼續(xù)氧化是氧化劑(負(fù)氧離子)擴(kuò)散穿過(guò)已生成的SiO2向Si側(cè)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)SiO2-Si界面進(jìn)行反應(yīng), 使氧化層厚度不

17、斷加厚。8、 影響熱氧化速度的因素。線性速率常數(shù)和拋物線速率常數(shù)的物理意義。1) 氧化時(shí)間t；2) 氧化溫度T；3) 氧化劑的分壓強(qiáng)PGO (有低壓氧化、高壓水汽氧化技術(shù))4) 氧化氣氛（干/濕/水汽氧化）；5) 襯底表面勢(shì)效應(yīng)；6) 時(shí)間常數(shù)t*B/A線性速率常數(shù)：說(shuō)明當(dāng)氧化時(shí)間很短時(shí)，氧化生長(zhǎng)速度主要取決于氧化反應(yīng)的快慢；氧化劑通過(guò)擴(kuò)散供給快，氧化過(guò)程受界面反應(yīng)控制，可用線性速率常數(shù)來(lái)描述。B拋物線速率常數(shù)：說(shuō)明當(dāng)氧化時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，氧化生長(zhǎng)主要取決于氧化劑的固態(tài)擴(kuò)散供給情況；氧化過(guò)程轉(zhuǎn)為受擴(kuò)散控制，可用拋物線速率常數(shù)來(lái)描述。9、 局部氧化掩蔽膜的選用局部氧化：在規(guī)定的地方熱生長(zhǎng)形成氧化膜，其

18、它地方用掩蔽膜遮蓋起來(lái)。（產(chǎn)生鳥(niǎo)嘴效應(yīng)）氧化掩蔽膜的選用：用氮（ Si3N4 ）作為氧化掩蔽膜+ SiO2 作緩沖層 10、 “鳥(niǎo)嘴”效應(yīng)及其消除方法。局部氧化時(shí)，O2擴(kuò)散穿越已生長(zhǎng)的二氧化硅層向各個(gè)方向擴(kuò)散，即縱向擴(kuò)散的同時(shí)也有橫向擴(kuò)散，因此，在氮化硅掩膜下有輕微的側(cè)面氧化生長(zhǎng)。由于Si氧化生成SiO2 后體積膨脹，使掩蔽的Si3N4- SiO2 膜周邊受影響而向上翹起，形成鳥(niǎo)嘴。 消除方法：1.高壓氧化工藝；2.在氧化前，將窗口處的硅腐蝕掉0.555xo深度， 再進(jìn)行局部氧化, 便可得一到近乎平面的表面結(jié)構(gòu)。11、 實(shí)現(xiàn)有效掩蔽的條件。（PPT第52-54頁(yè)）實(shí)現(xiàn)掩蔽擴(kuò)散所需的SiO2的厚

19、度xo與Dox和D的相對(duì)大小有關(guān)，一般只要滿足DoxD條件，便可實(shí)現(xiàn)有效的掩蔽。對(duì)B、P而言：由于DoxD，在一般氧化條件下， xo不容易滿足xoxjo ,故不能用SiO2來(lái)掩蔽雜質(zhì)Ga、Al；對(duì)Au而言：由于Dox800)下由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行硅的摻雜。 2. 離子注入：將雜質(zhì)轉(zhuǎn)換為高能離子的形式，直接注入硅體內(nèi)。3. 合金法4. 中子嬗變法2、 硅中雜質(zhì)的主要擴(kuò)散機(jī)構(gòu)（3種） 擴(kuò)散機(jī)構(gòu)：間隙式擴(kuò)散，替位式擴(kuò)散，間隙-替位式擴(kuò)散3、擴(kuò)散的本質(zhì)（PPT第13頁(yè)） 微觀上，每個(gè)雜質(zhì)粒子(如獲得能量)總是向臨近的位置跳躍,擴(kuò)散就是大量粒子作無(wú)規(guī)則熱 運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；宏觀上，大量粒子在一

20、定條件下(如濃度差)總是由其濃度高的地方往濃 度低的地方遷移。4、 擴(kuò)散系數(shù)的物理含義、表達(dá)式、決定因素。物理含義：表示粒子擴(kuò)散快慢的物理量。 決定因素：1.激活能(Ea） 2.溫度(T) 對(duì)Si而言， 3.表觀擴(kuò)散系數(shù)(D)5、 微電子器件制造中的擴(kuò)散的主要方式。 1. 恒定表面源擴(kuò)散* 2. 有限表面源擴(kuò)散* 3. 兩步擴(kuò)散*4.固-固擴(kuò)散6、 恒定表面源擴(kuò)散的特征和雜質(zhì)分布。 恒定表面源擴(kuò)散特征：整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中, CS始終保持不變，Q和xj 隨t不斷增加。 恒定表面源擴(kuò)散在硅片內(nèi)形成的雜質(zhì)分布為余誤差分布。7、 有限表面源擴(kuò)散的特征和雜質(zhì)分布。 有限表面源擴(kuò)散特征：整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中, Q始

21、終保持不變, CS隨t和T的不斷下降； xj 隨 t和T的不斷增加。有限表面源擴(kuò)散在硅片內(nèi)形成的雜質(zhì)分布為高斯分布。8、 兩步擴(kuò)散的特征和雜質(zhì)分布。 第一步：采用恒定表面源擴(kuò)散；特征：溫度較低，時(shí)間較短。雜質(zhì)分布遵循余誤差分布 第二步：采用有限表面源擴(kuò)散；特征：溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)。雜質(zhì)分布遵循高斯分布9、 影響雜質(zhì)實(shí)際分布的主要因素。（場(chǎng)助效應(yīng)和先擴(kuò)硼后擴(kuò)磷時(shí)出現(xiàn)的發(fā)射極陷落效應(yīng)） 1、模型的偏離2、場(chǎng)助效應(yīng) 3、荷電空位效應(yīng)4、發(fā)射極的陷落效應(yīng) 5、氧化對(duì)擴(kuò)散的影響6、橫向擴(kuò)散/或二維擴(kuò)散10、 幾種典型擴(kuò)散的雜質(zhì)分布及主要參數(shù)（PPT第56-57頁(yè)）11、 已知擴(kuò)散工藝條件計(jì)算主要參數(shù)；已

22、知主要參數(shù)設(shè)計(jì)、確定擴(kuò)散條件。（掌握相關(guān)例題和習(xí)題）。第五章 離子注入1、離子注入摻雜定義 ：是將摻雜劑通過(guò)離子注入機(jī)的離化、加速和質(zhì)量分析，成為一束由所需雜質(zhì)離子組成的 高能離子流而投入半導(dǎo)體晶片(靶)內(nèi)部，并通過(guò)逐點(diǎn)掃描完成對(duì)整塊晶片的注入。 2、熱擴(kuò)散與離子注入的特點(diǎn)比較，課本P144，表6-6）3、能量損失機(jī)構(gòu)的種類及各自特點(diǎn)（PPT第7-13頁(yè)）核阻擋機(jī)構(gòu)；電子阻擋機(jī)構(gòu)；在低能范圍內(nèi),以核阻止為主；在高能的范圍內(nèi),以電子阻止為主。在中等能量范圍內(nèi)，核阻止和電子阻止都必須考慮 ；重離子以核阻止為主，輕離子以電子阻止為主；4、 離子注入中射程分布的4個(gè)特征量的含義。 1 平均投影射程RP

23、反映離子注入的平均深度； 2 標(biāo)準(zhǔn)偏差RP 反映射程的分散程度； 3 偏斜度1 反映分布的對(duì)稱性； 4 峭度2 反映分布的頂部尖蜂特征。 5、 離子注入非晶靶中的雜質(zhì)分布特點(diǎn)（3種） 1、對(duì)稱的高斯分布；2、相連的半高斯分布；3、皮爾遜（Pearson)-分布6、 離子注入單晶靶的溝道效應(yīng)及解決方法 溝道效應(yīng)：當(dāng)離子沿著溝道前進(jìn)時(shí)，來(lái)自靶原子的阻力要小得多，因此射程也要大得多， 這種現(xiàn)象稱為溝道效應(yīng)。 解決辦法 ：1.將硅片表面預(yù)先用Ar+處理形成非晶層或涂一層光刻膠。 2.采用偏斜工藝, 即偏離晶軸方向,以大于臨界角注入。7、 離子注入后損傷的種類及其特點(diǎn)（PPT第51頁(yè)）晶格損傷：當(dāng)注入劑

24、量較小時(shí)，單個(gè)靶原子通過(guò)與離子碰撞發(fā)生變形與移位，形成空位、間隙原子，而且注入離子并不是正好處于格點(diǎn)上。點(diǎn)缺陷：空位、間隙原子和替位雜質(zhì)原子。復(fù)合缺陷：點(diǎn)缺陷相互作用形成雙空位、三空位等缺陷。面缺陷：由于高能離子束形成的位錯(cuò)、層錯(cuò)。缺陷的影響：會(huì)使半導(dǎo)體中的載流子的遷移率下降, 少子壽命縮短,從而影響器件性能。 無(wú)定形損傷：當(dāng)Q0很高時(shí)，靶中的每個(gè)原子幾乎都被移位，原來(lái)孤立的錯(cuò)亂區(qū)開(kāi)始相互搭接在一起，材料的有序性將完全被破壞，從而導(dǎo)致非晶層的形成 長(zhǎng)程無(wú)序。隨Q0繼續(xù)增加，損傷量不再增加且趨于飽和，此時(shí)對(duì)應(yīng)于連續(xù)非晶層的形成無(wú)定形損傷8、 離子注入后損傷的退火及其作用。 退火：將注入過(guò)離子的硅

25、片在一定溫度和真空或氮、氬等高純氣體的保護(hù)下，經(jīng)過(guò)適當(dāng) 時(shí)間的熱處理。 目的：消除硅片中的損傷，同時(shí)激活摻入的雜質(zhì)。 退火作用：可部分或全部消除注入所產(chǎn)生的晶格損傷，恢復(fù)材料少子壽命和載流子的遷 移率，并使入射離子位于正常的格點(diǎn)位置上，起施主和受主作用9、 離子注入后熱退火過(guò)程中的擴(kuò)散效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因。 熱退火溫度一般遠(yuǎn)低于熱擴(kuò)散時(shí)的溫度。 但是，對(duì)于注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)，即使在比較低的溫 度下，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)擴(kuò)散也非常顯著，即為退貨過(guò)程中的雜質(zhì)增強(qiáng)擴(kuò)散； 原因：離子注入所造成的晶格損傷，使硅內(nèi)的空位密度很大；并使晶體內(nèi)存在大量的間 隙原子和多種缺陷。這些因素都會(huì)使擴(kuò)散系數(shù)增大，擴(kuò)散效應(yīng)增強(qiáng)。 10、 已

26、知離子注入工藝條件計(jì)算峰值濃度、結(jié)深等相關(guān)參數(shù)；已知峰值濃度、結(jié)深等相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)、確定工藝條件。（掌握例題和習(xí)題）。第六章 薄膜氣相淀積1、化學(xué)氣相淀積的特點(diǎn) 淀積溫度比較低，通常處在表面反應(yīng)控制下，且吸附會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速度； 穩(wěn)定情況下，膜厚與時(shí)間成正比，厚度范圍廣； 淀積的基片范圍較廣，襯底片可以是單晶片，也可是金屬、陶瓷、玻璃等無(wú)序基片； 樣品本身不參與化學(xué)反應(yīng)； 淀積膜結(jié)構(gòu)完整、致密，與襯底粘附性好。所淀積的薄膜可以是導(dǎo)體、絕緣材料或者半導(dǎo)體材料。2、 APCVD、LPCVD、光CVD、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積制備薄膜的特點(diǎn)。 APCVD：1.淀積溫度低；2、淀積速度較高；3、存在臺(tái)階

27、覆蓋； 4.表面不十分光潔，密度低；5、膜內(nèi)有應(yīng)力。 LPCVD：1、均勻性好；2、純度高；3、膜層絕對(duì)誤差小； 4、成本低；5、淀積速率低，溫度較高； PECVD：1. 常用淀積溫度為200350(比上述方法都低)，應(yīng)用范圍廣； 2. 淀積膜具有良好的附著性和低針孔密度； 3. 較好的臺(tái)階覆蓋, 良好的電學(xué)性能；4. 對(duì)高的深寬比間隙有好的填充能力； 5. 引起輻射損傷，通過(guò)適當(dāng)?shù)牡矸e條件及低溫退火來(lái)消除。 光CVD：1. 淀積溫度低（低于PECVD）2. 淀積膜的輻射損傷低，減小了微應(yīng)變和界面態(tài)； 3. 淀積膜廣泛，有介質(zhì)膜、Ge、Al、Mo、W等薄膜；4. 影響因素比PECVD少。3、

28、SiO2、多晶硅膜、Si3N4膜、Al2O3 膜、難熔金屬膜的主要特點(diǎn)及其制備方法(熱解反應(yīng)；氧化；氨化；水解；還原) 4、 臺(tái)階覆蓋的相關(guān)知識(shí)、幾種CVD臺(tái)階覆蓋特點(diǎn)。（PPT第68-70頁(yè)） 臺(tái)階覆蓋：當(dāng)晶片表面存在臺(tái)階時(shí)，使得從淀積源或點(diǎn)蒸發(fā)源射向晶片表面的反應(yīng)物在臺(tái) 階陰面和陽(yáng)面間產(chǎn)生很大的沉積速度差，甚至在陰面根本無(wú)法沉積到薄膜。 影響：臺(tái)階覆蓋會(huì)造成布線金屬膜在臺(tái)階處開(kāi)路或無(wú)法通過(guò)較大的工作電流。 產(chǎn)生原因：與反應(yīng)物或中間產(chǎn)物在晶片表面的遷移、氣體分子的平均自由程及臺(tái)階窗口處 的深寬比 (或反應(yīng)物入射角所掠射的范圍) 等因素有關(guān)。（PECVD）當(dāng)反應(yīng)物或中間產(chǎn)物在晶片表面能迅速遷移

29、時(shí)，將使得晶片表面的反應(yīng)物濃度處處是均勻的，與幾何尺寸形貌無(wú)關(guān)；所以就得到厚度處處均勻的保形臺(tái)階覆蓋。（LPCVD、PVD）當(dāng)吸附在晶片表面的反應(yīng)物不能沿表面明顯遷移且氣體平均自由程大于臺(tái)階線度時(shí)，臺(tái)階覆蓋沿著垂直壁是逐步減薄的，在臺(tái)階底部會(huì)因自遮蔽而發(fā)生開(kāi)裂。（APCVD）當(dāng)沒(méi)有表面遷移，平均自由程又較小時(shí)，在臺(tái)階頂部彎角處產(chǎn)生較厚的淀積， 形成凸包，而底部淀積的很少，甚至沒(méi)有。5、 物理氣相淀積的相關(guān)知識(shí)（PPT第73頁(yè)） PVD指利用某種物理過(guò)程，例如蒸發(fā)或者濺射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，即原子或分子由源轉(zhuǎn)移到襯底硅表面上，并淀積成膜薄。（真空蒸發(fā)；濺射法） 1. 主要用來(lái)制備各種金屬膜；2.

30、難熔金屬膜；3.還有-化合物薄膜。6、 真空蒸發(fā)的基本原理和特點(diǎn) 基本原理：在真空條件下，加熱蒸發(fā)源，使原子或分子從蒸發(fā)源的表面逸出，形成蒸氣流， 并入射到襯底表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜。 電阻加熱蒸發(fā)特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易操作、成本低。應(yīng)用廣泛。 電子束蒸發(fā)：1. 蒸發(fā)源溫度高,蒸發(fā)速率高，可蒸發(fā)難熔金屬2. 可實(shí)現(xiàn)高純度薄膜淀積。 3. 直接加熱蒸發(fā)材料表面，熱效率高；4. 設(shè)備成本高。7、 濺 射的基本原理和特點(diǎn) 基本原理：帶電離子在電場(chǎng)中加速后具有一定動(dòng)能，將該離子引向欲被濺射的靶電極，該 離 子與靶表面原子發(fā)生碰撞，通過(guò)動(dòng)量交換使靶原子濺射出來(lái)。這些被濺射出來(lái)的原子將帶 有一定的動(dòng)能，并沿一定方

31、向射入襯底，從而實(shí)現(xiàn)在襯底上的薄膜淀積。 1. 改善臺(tái)階覆蓋及淀積膜與襯底附著性2. 可控制多元化的組分3. 可提高濺射膜的質(zhì)量。第七章 光刻1、負(fù)型和正型兩種抗蝕劑特點(diǎn)及應(yīng)用 負(fù)型： 曝光后不溶于顯影液； 感光度高（分辨能力弱）和穩(wěn)定性好； 針孔少，耐腐蝕和附著性好； 要用在分立器件中（3mm） 正型： 曝光后可溶于顯影液；分辨能力強(qiáng)（感光度或靈敏度低）；對(duì)比度較高， 線條邊沿非常好；壽命長(zhǎng)，不發(fā)生熱膨脹；主要用在VLSI和ULSI中2、 光刻工藝過(guò)程（7步）及其對(duì)應(yīng)的圖形（分別畫(huà)出正/負(fù)型光刻膠所對(duì)應(yīng)的光刻工藝過(guò)程） 工藝流程：(打底膜)涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、腐蝕、去膠。（圖解PP

32、T后補(bǔ)）3、 接觸式、接近式、投影式三種光學(xué)曝光方法和電子束曝光、X射線曝光各自的特點(diǎn)。 接觸式 ：1、光的衍射較小，分辨率高；2、簡(jiǎn)便易行，使用壽命短； 3、表面不平等會(huì)影響成品率。 接近式 ：1、對(duì)掩模圖形的損傷小，使用壽命長(zhǎng)。2、光衍射較為嚴(yán)重，分辨率低 投影式： 1、掩模不受損傷；2、對(duì)準(zhǔn)精度高；3、投影系統(tǒng)復(fù)雜。 電子束曝光特點(diǎn)： 分辨率高。改變光刻圖形十分簡(jiǎn)便。設(shè)備復(fù)雜，成本較高。存在鄰近效應(yīng)。 X射線曝光特點(diǎn): 分辨率高；需要掩模。4. 鄰近效應(yīng)的概念及對(duì)光刻圖形的影響和改善鄰近效應(yīng)的方法。鄰近效應(yīng)：采用電子束曝光時(shí)，電子束在抗蝕膜內(nèi)以及基底表面的背散射，使一個(gè)圖素內(nèi)的曝光劑量受到鄰近圖素曝光劑量的影響，導(dǎo)致光刻圖形發(fā)生畸變，此現(xiàn)象成為鄰近效應(yīng)。產(chǎn)生不良影響：使抗蝕劑曝光截面產(chǎn)生形變，并使顯影后引起線寬發(fā)生變化和圖形畸變。改善方法：采用控制劑量和修正圖形形狀相結(jié)合的技術(shù)；采用多層抗蝕劑技術(shù)減少背散射。5. 刻蝕工藝的概念6、三種刻蝕方法的特點(diǎn)比較（見(jiàn)PPT）7、三種干法刻蝕的特點(diǎn)比較（見(jiàn)PPT）第八章 布線與組裝技術(shù)1、布線、組裝、鍵合及封裝的概念 布線：通過(guò)對(duì)金屬薄膜的微細(xì)加工，實(shí)現(xiàn)各個(gè)相互隔離的器件的連接工藝。 組裝：布線后,為使器件不受外界環(huán)境的干擾和破壞，必須通過(guò)組裝技術(shù)將器件保護(hù)起來(lái)。 組裝技術(shù)包括芯片的鍵合和芯片的封裝。鍵合：芯片輸入