半導體制造技術題庫答案

1、精心整理精心整理1.分別簡述分別簡述RVD和GILD的原理，它們的優(yōu)缺點及應用方向。的原理，它們的優(yōu)缺點及應用方向?？焖贇庀鄵诫s快速氣相摻雜(RVDRapidVapphaseDoping)利用快速熱處理過程利用快速熱處理過程(RTP)將處在摻雜劑氣氛中的硅片快速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，同時摻雜劑發(fā)生反應產生雜質原子，雜質原子直接從氣態(tài)轉變?yōu)楸还璞砻嫖骄鶆虻丶訜嶂了枰臏囟?，同時摻雜劑發(fā)生反應產生雜質原子

2、，雜質原子直接從氣態(tài)轉變?yōu)楸还璞砻嫖降墓虘B(tài)，然后進行固相擴散，完成摻雜目的。的固態(tài)，然后進行固相擴散，完成摻雜目的。同普通擴散爐中的摻雜不同，快速氣相摻雜在硅片表面上并未形成含有雜質的玻璃層；同離子注入相比同普通擴散爐中的摻雜不同，快速氣相摻雜在硅片表面上并未形成含有雜質的玻璃層；同離子注入相比(特別是在淺結的應用上別是在淺結的應用上)，RVD技術的潛在優(yōu)勢是：它并不受注入所帶來的一些效應的影響；對于選擇擴散來說，技術的潛在優(yōu)勢是：它

3、并不受注入所帶來的一些效應的影響；對于選擇擴散來說，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。雜質分布是非理想的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。雜質分布是非理想的指數形式，類似固態(tài)擴散，其峰值處于表面處。指數形式，類似固態(tài)擴散，其峰值處于表面處。氣體浸沒激光摻雜氣體浸沒激光摻雜(GILD:GasImmersionLaserDoping)用準分子激光器用準分子激

4、光器(308nm)產生高能量密度產生高能量密度(0.5—2.0Jcm2)的短脈沖的短脈沖(20100ns)激光，照射處于氣態(tài)源中的硅表面；硅表面因吸收能量而變?yōu)橐后w層；同時氣態(tài)激光，照射處于氣態(tài)源中的硅表面；硅表面因吸收能量而變?yōu)橐后w層；同時氣態(tài)摻雜源由于熱解或光解作用產生雜質原子；通過液相擴散，雜質原子進入這個很薄的液體層，溶解在液體層摻雜源由于熱解或光解作用產生雜質原子；通過液相擴散，雜質原子進入這個很薄的液體層，溶解在液體層中的雜

5、質擴散速度比在固體中高八個數量級以上，因而雜質快速并均勻地擴散到整個熔化層中。中的雜質擴散速度比在固體中高八個數量級以上，因而雜質快速并均勻地擴散到整個熔化層中。當激光照射停止后，已經摻有雜質的液體層通過固相外延轉變?yōu)楣虘B(tài)結晶體。由液體變?yōu)楣虘B(tài)結晶體的速當激光照射停止后，已經摻有雜質的液體層通過固相外延轉變?yōu)楣虘B(tài)結晶體。由液體變?yōu)楣虘B(tài)結晶體的速度非?？?。在結晶的同時，雜質也進入激活的晶格位置，不需要近一步退火過程，而且摻雜只發(fā)生在表面的

6、度非?？?。在結晶的同時，雜質也進入激活的晶格位置，不需要近一步退火過程，而且摻雜只發(fā)生在表面的一薄層內。一薄層內。由于硅表面受高能激光照射的時間很短，而且能量又幾乎都被表面吸收，硅體內仍處于低溫狀態(tài)，不會發(fā)由于硅表面受高能激光照射的時間很短，而且能量又幾乎都被表面吸收，硅體內仍處于低溫狀態(tài)，不會發(fā)生擴散現象，體內的雜質分布沒有受到任何擾動。生擴散現象，體內的雜質分布沒有受到任何擾動。硅表面溶化層的深度由激光束的能量和脈沖時間所決定。因此

7、，可根據需要控制激光能量密度和脈沖時間硅表面溶化層的深度由激光束的能量和脈沖時間所決定。因此，可根據需要控制激光能量密度和脈沖時間達到控制摻雜深度的目的。達到控制摻雜深度的目的。2.集成電路制造中有哪幾種常見的擴散工藝？各有什么優(yōu)缺點？集成電路制造中有哪幾種常見的擴散工藝？各有什么優(yōu)缺點？擴散工藝分類：按原始雜質源在室溫下的相態(tài)分類，可分為固態(tài)源擴散，液態(tài)源擴散和氣態(tài)源擴散。擴散工藝分類：按原始雜質源在室溫下的相態(tài)分類，可分為固態(tài)源擴散

8、，液態(tài)源擴散和氣態(tài)源擴散。固態(tài)源擴散固態(tài)源擴散(1).開管擴散開管擴散優(yōu)點：開管擴散的重復性和穩(wěn)定性都很好。優(yōu)點：開管擴散的重復性和穩(wěn)定性都很好。(2).箱法擴散優(yōu)點；箱法擴散的硅表面濃度基本由擴散溫度下雜質在硅中的固溶度決定，均勻性較好。箱法擴散優(yōu)點；箱法擴散的硅表面濃度基本由擴散溫度下雜質在硅中的固溶度決定，均勻性較好。(3).涂源法擴散缺點：這種擴散方法的表面濃度很難控制，而且又不均勻。涂源法擴散缺點：這種擴散方法的表面濃度很難控

9、制，而且又不均勻。(4).雜質源也可以采用化學氣相淀積法淀積，這種方法的均勻性、重復性都很好，還可以把片子排列很密，雜質源也可以采用化學氣相淀積法淀積，這種方法的均勻性、重復性都很好，還可以把片子排列很密，從而提高生產效率，其缺點是多了一道工序。從而提高生產效率，其缺點是多了一道工序。液態(tài)源擴散液態(tài)源擴散優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，操作方便，成本低，效率高，重復性和均勻性都很好。擴散過程液態(tài)源擴散液態(tài)源擴散優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，操作方便，成本低，效率高，

10、重復性和均勻性都很好。擴散過程中應準確控制爐溫、擴散時間、氣體流量和源溫等。源瓶的密封性要好，擴散系統(tǒng)不能漏氣。中應準確控制爐溫、擴散時間、氣體流量和源溫等。源瓶的密封性要好，擴散系統(tǒng)不能漏氣。氣態(tài)源擴散氣態(tài)雜質源多為雜質的氫化物或者鹵化物，這些氣體的毒性很大，且易燃易爆，操作上要十分氣態(tài)源擴散氣態(tài)雜質源多為雜質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。小心?？焖贇庀鄵诫s快速氣相摻雜(RVD)氣體浸沒激光摻雜

11、氣體浸沒激光摻雜(GILD)3.雜質原子的擴散方式有哪幾種？它們各自發(fā)生的條件是什么？從原子擴散的角度舉例說明氧化增強擴散和氧雜質原子的擴散方式有哪幾種？它們各自發(fā)生的條件是什么？從原子擴散的角度舉例說明氧化增強擴散和氧化阻滯擴散的機理?；铚U散的機理。①交換式：兩相鄰原子由于有足夠高的能量，互相交換位置。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，相鄰原子能移動過來?？瘴皇剑河捎谟芯Ц窨瘴?，相鄰原子

12、能移動過來。③填隙式：在空隙中的原子擠開晶格原子后占據其位，被擠出的原子再去擠出其他原子。填隙式：在空隙中的原子擠開晶格原子后占據其位，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一段距離后，最終或占據空位，或擠出晶格上原子占據其在空隙中的原子在晶體的原子間隙中快速移動一段距離后，最終或占據空位，或擠出晶格上原子占據其精心整理精心整理在表面濃度在表面濃度Cs一定的情況下，擴散時間越長，雜質擴散的就越深，擴到硅

13、內的雜質數量也就越多。一定的情況下，擴散時間越長，雜質擴散的就越深，擴到硅內的雜質數量也就越多。如果擴散時間為如果擴散時間為t，那么通過單位表面積擴散到，那么通過單位表面積擴散到Si片內部的雜質數量片內部的雜質數量Q(t)為：為：恒定源擴散，其表面雜質濃度恒定源擴散，其表面雜質濃度Cs基本上由該雜質在擴散溫度基本上由該雜質在擴散溫度(9001200℃)下的固溶度所決定，在下的固溶度所決定，在9001200℃范圍內，固溶度隨溫度變化不大，

14、很難通過改變溫度來達到控制表面濃度范圍內，固溶度隨溫度變化不大，很難通過改變溫度來達到控制表面濃度Cs的目的，這是該擴散方法的目的，這是該擴散方法的不足之處。的不足之處。有限表面源擴散（推進擴散，有限表面源擴散（推進擴散，drivein）雜質分布形式雜質分布形式與恒定表面源擴散不同，有限表面源擴散的表面濃度與恒定表面源擴散不同，有限表面源擴散的表面濃度Cs隨時間而降低：隨時間而降低：7.什么是兩步擴散工藝，其兩步擴散的目的分別是什么？什

15、么是兩步擴散工藝，其兩步擴散的目的分別是什么？實際的擴散溫度一般為實際的擴散溫度一般為9001200℃，在這個溫度范圍內，雜質在硅中的固溶度隨溫度變化不大，采用恒定，在這個溫度范圍內，雜質在硅中的固溶度隨溫度變化不大，采用恒定表面源擴散很難通過改變溫度來控制表面濃度，而且很難得到低表面濃度的雜質分布形式。表面源擴散很難通過改變溫度來控制表面濃度，而且很難得到低表面濃度的雜質分布形式。兩步擴散：采用兩種擴散結合的方式。兩步擴散：采用兩種擴

16、散結合的方式。第一步稱為預擴散或者預淀積：在較低溫度下，采用恒定表面源擴散方式。在硅片表面擴散一層數量一定，第一步稱為預擴散或者預淀積：在較低溫度下，采用恒定表面源擴散方式。在硅片表面擴散一層數量一定，按余誤差函數形式分布的雜質。由于溫度較低，且時間較短，雜質擴散的很淺，可認為雜質是均勻分布在一按余誤差函數形式分布的雜質。由于溫度較低，且時間較短，雜質擴散的很淺，可認為雜質是均勻分布在一薄層內，目的是為了控制擴散雜質的數量。薄層內，目的

17、是為了控制擴散雜質的數量。第二步稱為主擴散或者再分布：將由預擴散引入的雜質作為擴散源，在較高溫度下進行擴散。主擴散的目第二步稱為主擴散或者再分布：將由預擴散引入的雜質作為擴散源，在較高溫度下進行擴散。主擴散的目的是為了控制表面濃度和擴散深度。的是為了控制表面濃度和擴散深度。散溫度相同時，擴散時散溫度相同時，擴散時間越長，雜質擴散的越間越長，雜質擴散的越深，表面濃度越低。深，表面濃度越低。擴散時間相同時，擴散擴散時間相同時，擴散溫度越高，