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集成电路工艺原理课后作业 第一章 1.单晶Si 片的制备工艺流程 答： a）石英沙冶金硅（粗硅）：SiO +CSi+CO ； 2 2 b) 冶金硅粉末+HCl三氯硅烷：将冶金硅压碎，制成冶金硅粉，通过与无水HCl 反应生成 粗三氯硅烷，利用各组分沸点的不同来达到分离杂质的目的，通过气化和浓缩提纯三氯 硅烷； c) 三氯硅烷+H2多晶电子纯硅：精馏后的三氯硅烷，被高纯度 H 带入 “西门子反应器” 2 还原。 d) 熔融的多晶电子纯硅（EGS）单晶硅锭：①直拉法②区熔法 e) 整型处理：去掉两端、径向研磨、定位边；单晶硅锭切片、磨片倒角、刻蚀、抛光； 激光刻号，封装。 2.两种拉单晶的方法（CZ、FZ）及其特点 答： 直拉法：在石英坩埚中将多晶硅熔融，上面用单晶硅籽晶直接拉成单晶硅锭。 特点：便宜；大的硅片尺寸（直径300mm）；材料可回收利用。 区熔法：将材料局部熔化，形成狭窄的熔区，然后令熔区沿着材料缓慢移动，利用分凝现象 来分离杂质，生长单晶体。 特点：更纯的单晶硅（无坩埚）；更贵，硅片尺寸小（150mm）；主要用于功率器件。 3.单晶硅中硅的原子密度 3 22 3 答：8/a ＝5×10 /cm 4.在硅半导体中形成替位式杂质的条件 ，可能的掺杂元素主要哪些？ 答： 形成替位式杂质的条件： （1）原子大小：与原晶格上的原子大小接近。 （2）原子外部电子壳层和晶体结构具有相似性。 可能元素：Ⅲ、Ⅴ族元素B、P、As。 第二章 1.热氧化法 答：Si 与氧或水汽等氧化剂在高温下发生化学反应生成SiO 。 2 2.SiO 在集成电路中的应用主要哪些？ 2 答： ①自然层：无用②屏蔽层：离子注入③遮蔽层：扩散④场区氧化层及介局部氧化物：隔离⑤ 衬垫层：避免氮化物的强应力在Si 中缺陷⑥牺牲层：消除Si 表面缺陷。⑦栅氧化层：栅极 介质层。⑧阻挡层：浅沟隔离STI。 3.热氧化法常用的氧化源有哪些？采用不同氧化源制备SiO ，其各自的特点是什么？ 2 答： ①氧气（干氧氧化，薄膜均匀致密，生长速率慢） ②水汽（水汽氧化，生长速率快，薄膜疏松，特性不好） ③氢气与氧气（水汽氧化、湿氧氧化，氢气氧气摩尔比不同时，效果介于前两种之间） ④含氯气体（掺入其它氧化剂中，使栅氧中可移动离子最小） 4.在集成电路工艺中，制备厚的SiO 层主要采用什么氧化方式，其主要优点是什么？ 2 答：采用的是干氧-湿氧-干氧相结合的氧化方式。 这种氧化方式既保证SiO 表面和Si-SiO 界面质量，又解决了生长效率的问题。 2 2 5.根据迪尔-格罗夫模型，定性分析在洁净的硅表面热氧化生长SiO 的生长过程。 2 答： (1)先是反应控制，主要控制因素是温度。 (2)随温度上升，SiO2 厚度上升，转为输运控制。 (3)输运控制中，气流速率为主要影响因素。 6.决定氧化速率常数的两个重要工艺参数 答：氧化温度，氧化剂分压。 7.如图，分析氧化速率与晶面取向的关系，并指出氧化温度、氧化时间的影响 答： ①抛物型氧化速率常数B，与硅衬底晶向无关； ②线性氧化速率常数B/A 则强烈地依赖于晶面的取向； ③当氧化温度升高时，晶面取向对线性氧化速率的影响减小； ④如果氧化时间很长，也就是说当氧化层很厚时，氧化速率受抛物线型氧化速率常数控制， 晶面取向对线性氧化速率的影响不再起作用。 第三章 1.描述菲克第一定律, 给出扩散流密度的一维表达式, 并说明杂质在半导体中的扩散系数 与什么因素有关? 答： 菲克第一定律：如果在一个有限的基体中杂质浓度C(x, t)存在梯度分布，则杂质将会产生 扩散运动，杂质的扩散流密度 J 正比于杂质浓度梯度C/ x ，比例系数D