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集成电路工艺基础复习绪论1、Moore law：芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月翻一番。
2、特征尺寸：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。
3、提拉法（CZ法，切克劳斯基法）和区熔法制备硅片：答：区熔法制备的硅片质量更高，因为含氧量低。
目前8英寸以上的硅片，经常选择选择CZ法制备，因为晶圆直径大。
4、MOS器件中常使用什么晶面方向的硅片，双极型器件呢？答：MOS器件：<100> Si/SiO2界面态密度低；双极器件：<111>的原子密度大，生长速度快，成本低。
氧化1、sio2的特性二氧化硅对硅的粘附性好，化学性质比较稳定，绝缘性好2、sio2的结构，分为结晶形与不定形二氧化硅3、什么是桥键氧和非桥键氧连接两个Si-o四面体的氧称为桥键氧；只与一个硅连接的氧称为非桥键氧。
4、在无定形的sio2中，si、o那个运动能力强，为什么？氧的运动同硅相比更容易些；因为硅要运动就必须打破四个si-o键，但对氧来说，只需打破两个si-o键，对非桥键氧只需打破一个si-o键。
5、热氧化法生长sio2过程中，氧化生长的方向是什么？在热氧化法制备sio2的过程中，是氧或水汽等氧化剂穿过sio2层，到达si-sio2界面，与硅反应生成sio2，而不是硅向sio2外表面运动，在表面与氧化剂反应生成sio26、Sio2只与什么酸、碱发生反应？只与氢氟酸、强碱溶液发生反应7、杂质在sio2中的存在形式，分别给与描述解释，各自对sio2网络的影响能替代si-o四面体中心的硅，并能与氧形成网络的杂志，称为网络形成者；存在于sio2网络间隙中的杂志称为网络改变者。
8、水汽对sio2网络的影响水汽能以分子态形式进入sio2网络中，并能和桥键氧反应生成非桥键氢氧基，本反应减少了网络中桥键氧的数目，网络强度减弱和疏松，使杂志的扩散能力增强。
9、为什么选用sio2作为掩蔽的原因，是否可以作为任何杂质的掩蔽材料为什么？10、制备sio2有哪几种方法？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，热氧化法等。
1.常用的半导体材料为何选择硅（1）硅的丰裕度。
消耗更低的成本；（2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。
硅1412℃>锗937℃（3）更宽的工作温度。
增加了半导体的应用围和可靠性；（4）氧化硅的自然生成，高质量、稳定的电绝缘材料si,金刚石110面（线）密度最大，111面（线）密度最小2.缺陷：原生缺陷（生长过程）、有害杂质（加工过程）（1）点缺陷：自间隙原子、空位、肖特基缺陷（原原子跑到表面）、弗伦克尔缺陷（原原子进入间隙）、外来原子（替位式、间隙式）（2）线缺陷：位错（刃位错（位错线垂直滑移方向）、螺位错（位错线平行滑移方向）、扩展位错（T增大，位错迁移））（3）面缺陷：层错（分界面上的缺陷，与原子密堆积结构次序错乱有关）（4）体缺陷：杂质沉积析出（5）有害杂质：1）杂质条纹：电活性杂质的条纹状缺陷，造成晶体电阻率的微区不均匀性2）有害杂质(三类)：非金属、金属和重金属非金属：O,C重金属：铁、铜（引入复合中心，减小载流子寿命；易在位错处沉积）金属:Na,K（引入浅能级中心，参与导电；Al引入对N型材料掺杂起补偿作用）3.对衬底材料要求：通过单晶生长过程中的质量控制和后续处理来提高单晶的质量,使之趋于完美。
减少单晶材料缺陷和有害杂质的后续处理方法通常采用吸除技术。
吸除技术主要有物理吸除、溶解度增强吸除和化学吸除。
1）物理：本征，背面损伤，应力，扩散2）溶解度增强：T增加，固溶度增加，杂质运动能力增加，难以沉积3）化学：含氮气体与硅表金属杂质反应，产生挥发性产物缺陷要求，参数均匀性要求，晶片平整度要求4.将籽晶与多晶棒紧粘在一起,利用分段熔融多晶棒,在熔区由籽晶移向多晶另一端的过程中,使多晶转变成单晶体。
1)水平区熔法（布里吉曼法）---GaAs单晶2)悬浮区熔法(FZ)可制备硅、锗、砷化镓等多种半导体单晶材料5.单晶整形：单晶棒存在细径、放肩部分和尾部。
从晶片等径和电阻率均匀性要求出发,必须去掉这些部分,保留等颈部分。
1 SiO2的结构和性质:①分为结晶形和非结晶形（无定形），均由Si-O四面体组成：中心-硅原子，四个顶角-氧原子，形成O-Si-O 键桥，相邻四面体靠此键桥连接。
结晶形SiO2—由Si-O四面体在空间规则排列所构成。
非结晶形SiO2—依靠桥键氧把Si-O四面体无规则地连接起来，构成三维的玻璃网络体。
②热氧化制备SiO2的过程中，是氧或水汽等氧化剂穿过SiO2层，到达Si-SiO2界面，与Si反应生成SiO2，而不是Si向SiO2外表面运动、在表面与氧化剂反应生成SiO2。
2 SiO2的掩蔽作用:按杂质在网络中所处的位置可分为两类：网络形成者和网络改变者。
网络形成者（剂）--可以替代SiO2网络中硅的杂质，也就是能代替Si-O四面体中心的硅，并能与氧形成网络的杂质。
特点：离子半径与硅接近。
网络改变者（剂）--存在于SiO2网络间隙中的杂质。
一般以离子形式存在网络中。
特点：离子半径较大，以氧化物形式进入SiO2中，进入网络之后便离化，并把氧离子交给SiO2网络。
硅的热氧化的两种极限：一：当氧化剂在中的扩散系数D SiO2 很小时称为扩散控制，二当扩散系数D SiO2很大时称为反应控制。
3决定氧化常数的各种因素和影响氧化速率的因素：（1）氧化剂分压，在一定的氧化条件下，通过改变氧化剂分压课达到改变二氧化硅的生长速率的目的。
（2）氧化温度，温度对抛物型速率常数的影响是通过氧化剂在SiO2中的扩散系数产生的。
（3）硅表面晶向对氧化速率的影响。
（4）杂质对氧化速率的影响4 决定热氧化过程中的杂质在分布的因素：a杂质的分凝现象，b杂质通过二氧化硅的表面逸散，c氧化速率的快慢，d杂质在二氧化硅中的扩散速度。
5分凝系数与再分布的关系：m=杂志在硅中的平衡浓度/杂质在二氧化硅中的平衡浓度四种分凝现象：m<1，SiO2中慢扩散：B；m<1, SiO2中快扩散：H2气氛中的B；m>1, SiO2中慢扩散:P; m>1, SiO2中快扩散：Ga；6杂质扩散机构：（1）间隙式扩散——杂质在晶格间的间隙运动，（2）替位式扩散——杂质原子从一个晶格点替位位置运动到另一个替位位置。
《集成电路工艺基础》课程复习大纲一、基本概念、基本知识及基本原理第一讲引言第一只晶体管/摩尔定律晶体管最小尺寸的极限/电子级多晶硅的纯度/1990s以后半导体行业的模式/什么是Foundry第二讲硅片制备与高温工艺Si集成电路芯片元素组成/硅的重要性/硅提纯 I的工艺步骤、化学反应式及纯度/直拉法的拉晶过程/直拉法的拉晶过程中收颈的作用/直拉法与区熔法的对比/定位边或定位槽的作用/外延的定义：外延、外延层、外延片、同质外延、异质外延/双极晶体管（电路）和CMOS器件（电路）中外延层的应用/Si外延的源材料/分子束外延（MBE）的特点/高温工艺设备小结/氧化膜在IC中的应用/各种氧化层在工艺中的应用、厚度及工艺/1号液和2号液的配方及作用/颗粒、有机粘污、无机粘污及本征氧化层的清洗/SiO2生长的迪尔-格罗夫模型/干氧氧化和湿氧氧化的特点与应用/掺氯氧化的作用/影响氧化速率的因素/Si-SiO2界面特性替位式扩散、间隙式扩散、扩散系数/两步扩散工艺/扩散的局限性与应用/离子注入后为什么要退火/RTP（快速热退火）的优点第三讲薄膜淀积真空蒸发法蒸发源加热方式/溅射的工作原理与特点/PVD 与 CVD对比/CVD氧化硅与热生长氧化硅对比/CVD介质薄膜的应用/CVD的基本过程/CVD生长的两种极限：表面反应控制与质量输运（传输）控制/CVD 的三种类型及各自的应用/CVD 淀积速率G与温度T的关系第四讲离子注入离子注入与热扩散的对比/离子注入的两种阻挡机制/离子注入分布与扩散分布的比较/避免沟道效应的方法/离子注入机的原理/离子注入工艺的应用及技术趋势/SOI圆片的制造：智能剥离与注氧隔离第五讲光刻与刻蚀工艺（曝光、刻蚀）光刻的需要及光刻三要素/正胶与负胶的比较/光刻工艺的10个步骤/前烘、后烘及坚膜工艺目的（作用）的比较/4种曝光机/分辨率与波长及NA的关系/如何提高分辨率？/移相掩模的原理与应用/两种紫外线和三种深紫外线的名称、波长及对应的最小特征尺寸/干法刻蚀与湿法刻蚀的对比/湿法刻蚀SiO2、Si、Poly-Si 及Si3N4的配方及反应式/干法刻蚀的原理与种类/干法刻蚀SiO2、Si、Poly-Si 及Si3N4的腐蚀剂/第六讲金属化与多层互连金属化的应用、三种最常用的金属及三种不同的金属化方法/集成电路对金属化的基本要求/CMOS标准金属化：栅材料，接触孔（通孔）填充材料，阻挡层（势垒层）、黏附层、焊接层、及防反射层材料，互连材料，金半接触电极材料及工艺；/Al-Si接触的尖楔现象、影响及抑制/Al的电迁移现象、影响及抑制/TiN 的作用/Cu淀积的大马士革镶嵌工艺第七讲 CMOS工艺流程了解1960s、1970s和1980s集成电路工艺的特点/熟悉1990sCMOS工艺的特点：特征尺寸、衬底、隔离、光刻、刻蚀、退火、W塞及平整化。
复习题2-21、试说明热氧化法的两种基本方法，并比较两种方法的主要优缺点。
干氧氧化：是通过把硅暴露在高纯度氧气的高温气氛里完成氧化层均匀生长的方法。
氧化层结构致密、均匀性和重复性好，掩蔽能力强；与光刻胶粘附性较好，不易产生浮胶现象；氧化速度慢。
水汽氧化：高温下，将硅与高纯水产生的水蒸汽反应生成SiO2的方法。
水汽氧化速度更快；且受温度的影响更小；氧化层密度比干氧氧化的小(氧化层结构疏松，质量不如干氧氧化的好)；但可通过在惰性气体中加热氧化来改善；氧化层表面与光刻胶粘附性差，但可用吹干氧（或干氮）热处理来解决。
2、为什么水汽氧化生成的氧化层质量不如干氧氧化层？工艺中采用什么办法来改善其氧化层质量？原因：（1）由于水汽的进入，是网络中大量的桥键氧变为非桥键氧的羟基，使氧化层结构变疏松，密度降低，质量不如干氧氧化的好。
----可通过在惰性气体中加热氧化来改善。
（2）氢留在氧化层中，会产生陷阱或形成潜在的电荷态，造成结构的弱化和疏松。
（3）氧化层表面产生了极性的硅烷醇，它极易吸附水，从而使氧化层表面与光刻胶的粘附性变差。
----可用吹干氧（或干氮）热处理来解决。
3、什么是掺氯氧化？试说明氧化工艺中掺氯的主要优点。
掺氯氧化：在用于热氧化的干氧中填加少量卤素的一种新的热氧化技术，其将氯结合到氧化层中并集中分布在Si-SiO2界面附近，称之为掺氯氧化。
主要优点：可固定(称为钝化或俘获)可动离子，尤其是钠离子(Na+)，即氯有不断清洁含有这些杂质的环境的功效；可中和界面处的电荷堆积，降低了膜层中固定电荷和界面态密度；提高氧化速率提高10%~15%；增加了氧化层下面硅中少数载流子的寿命；减少了SiO2中的缺陷，提高了氧化层的抗击穿能力；减少了硅中的氧化诱生堆垛层错。
4、试说明什么是迪尔-格罗夫模型？试给出迪尔－格罗夫模型的示意图，并说明其物理含义。
Deal-Grove 氧化模型（线性－抛物线模型linear-parabolic model），是可以用固体理论解释的一维平面生长氧化硅的模型，是用来预测氧化层厚度的热动力学模型。
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。
一、名词解释1化学气相沉积化学气体或蒸气和晶圆表面的固体产生反应在表面上以薄膜形式产生固态的副产品其它的副产品是挥发性的会从表面离开。
2物理气相沉积“物理气相沉积” 通常指满意下面三个步骤的一类薄膜生长技术: a.所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体b.生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底c.蒸汽在衬底表面上凝聚形成薄膜3溅射镀膜溅射镀膜是利用电场对辉光放电过程中产生出来的带电离子进行加速使其获得一定的动能后轰击靶电极将靶电极的原子溅射出来沉积到衬底形成薄膜的方法。
4蒸发镀膜加热蒸发源使原子或分子从蒸发源表面逸出形成蒸汽流并入射到硅片衬底表面凝结形成固态薄膜。
5替位式扩散占据晶格位置的外来原子称为替位杂质。
只有当替位杂质的近邻晶格上出现空位替位杂质才能比较轻易地运动到近邻空位上6间隙式扩散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。
7有限表面源扩散扩散开始时表面放入一定量的杂质源而在以后的扩散过程中不再有杂质加入此种扩散称为有限源扩散。
8恒定表面源扩散在整个扩散过程中杂质不断进入硅中而表面杂质浓度始终保持不变。
9横向扩散由于光刻胶无法承受高温过程扩散的掩膜都是二氧化硅或氮化硅。
当原子扩散进入硅片它们向各个方向运动向硅的内部横向和重新离开硅片。
假如杂质原子沿硅片表面方向迁移就发生了横向扩散。
10保形覆盖保形覆盖是指无论衬底表面有什么样的倾斜图形在所有图形的上面都能沉积有相同厚度的薄膜。
二、简述题1、简述两步扩散的含义与目的。
答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第一步称为预扩散或预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涵数目的在于控制扩散杂质总量第二步称为主扩散或再分布将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散以控制扩散深度和表面浓度主扩散的同时也往往进行氧化。
2、扩散掺杂与离子注入掺杂所形成的杂质浓度分布各自的特点是什么与扩散掺杂相比离子注入掺杂的优势与缺点各是什么答扩散杂质所形成的浓度分布杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来完成杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面这些杂质浓度将从表面到体内单调下降而杂质分布主要是由温度与扩散时间来决定。
硅工艺小知识点汇总第一章1、集成度每3年乘以4，线度每6年下降一半1、集成设计包括底层设计和顶层设计，其中底层设计与硅工艺息息相关2、芯片制造过程要有7次光刻，7块掩模板，并涉及到氧化，外延，扩散或离子注入，光刻，刻蚀，化学气象沉淀，金属化或钝化等工艺。
3、衡量硅片质量的七个标准：物理尺寸，微粗糙度，颗粒，氧含量，体电阻，晶体缺陷，平整度4、外延层厚度>=基区结深+收集区厚度+埋层上推距离+后续工艺所消耗的外延层厚度第二章1、选择扩散：通过特定的区域向硅内掺入一定量的杂质而其他区域不进行掺杂的方法2、选择扩散的原理：杂质在SIO2中的扩散速度要远远小于在SI中的扩散速度3、为什么掩蔽是相对的，有条件的？回答：因为杂质在SI 中扩散的同时也在SIO2中扩散，但是扩散系数相差几个数量级，扩散速度相差非常大。
第三章1、发生扩散的必条件是扩散粒子具有浓度梯度和具有一定的温度2、替位式扩散系数比间隙式扩散系数小很多，因此扩散也很慢3、替位式杂质半径大，间隙式杂质半径小。
而在SIO2网络中，网络形成者（替位式杂质）半径小，跟硅半径差不多大，网络改变者（间隙式杂质）半径大，多是离子。
4、扩散可分为固态源，液态源，气态源扩散，其中固态扩散可分为开管扩散，闭管扩散，箱法扩散，涂源法扩散（箱法扩散的杂质源是氧化物，用惰性气体AR等做保护气），液态源扩散的杂质源为化合物。
5、有限源与恒定源扩散都认为杂质浓度与扩散系数无关，其实只有当杂质浓度比在扩散温度下载流子的浓度低时，才认为是无关的！第四章1、离子注入：先使待掺杂的杂质电离，再加速到一定的能量注入到晶体中，再经过退火使杂质激活的掺杂方法2、简单晶格损伤中，注入轻离子，则电子碰撞为主，移位少，晶格损伤小，区域大；注入重离子，则核碰撞为主，移位原子多，晶格损伤大，区域小，3、注入离子的纵向分布服从高斯分布，但只在峰值附近吻合的比较好，能量一定时，轻离子要比重离子的射程深。
