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和用途比較 直拉法（引晶，縮頸，放肩，等徑生長，收晶）基本原理：將多晶硅在真空或惰性氣體保護下加熱，使多晶硅熔化，然后利用籽晶來拉制單晶硅。單晶生長過程實際上是硅由液相®固相的轉(zhuǎn)化過程。該轉(zhuǎn)化過程實現(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

2、（即低能中子）對高阻單晶進行輻照，從而使其電阻率發(fā)生改變的方法。主要用來對高阻區(qū)熔單晶電阻率的均勻性進行調(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,Us

3、at,fT)；影響硅單晶的力 O 間隙位置 學(xué)性質(zhì)(降低其機械強度)；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)；會減小硅的晶 格常數(shù)，引起晶格畸變； 間隙90% 有多個能級和雙重電活性(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 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會對N型材料的摻雜起補償作用

4、,使3、 硅中雜質(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: 在高溫過程中，將晶體缺陷和雜質(zhì)沉積團解體，并以原子態(tài)溶于晶體中，然 后使它們運動至有源區(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, (無外來加工) 。非本征吸除: 對硅片施以外來加工進行析出的方法。背面損傷吸除: 通過(噴砂、離子注入、激光輻照等)在晶片背面引入損傷層，經(jīng)過處 理，損傷層在背面誘生大量位錯缺陷，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，

5、應(yīng)力場 使體內(nèi)有害雜質(zhì)和缺陷運動至應(yīng)力源處，從而“清潔”晶片體內(nèi)。擴散吸除：在背面或有源區(qū)外進行雜質(zhì)擴散，利用雜質(zhì)原子與硅原子半徑的差異引入大量失配位錯，從而達(dá)到將有害雜質(zhì)和缺陷聚集于失配位錯處，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) 部擴散，引入失配位錯；同時硅和PSG，BSG膨脹系數(shù)不匹配引入應(yīng)力場，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)志的識別。 晶面標(biāo)識目的：為了加工時識別晶片的晶向和導(dǎo)電類型及劃片方位，必須在晶片上作出 主、次參考面

6、識別標(biāo)志 1.主參考面（主定位面，主標(biāo)志面）起識別劃片方向作用； 作為硅片（晶錠）機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）：識別晶向和導(dǎo)電類型 5、三種精細(xì)拋光方法的特點機理比較 機械拋光 化學(xué)拋光 化學(xué)機械拋光機理 與磨片原理相同 晶片表面的化學(xué)腐蝕過程 化學(xué)拋光與機械拋光的結(jié)合特點平整度較高； 光潔度高；無損傷層； 光潔度高；無損傷層； 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）、目的，外延層與襯底的異同點。外延：在低于晶體熔點的溫度下，在一片表面經(jīng)過細(xì)致加工的單晶襯底上，沿其原來的

7、結(jié)晶軸方向生長一層導(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程。外延生長的最終目的是：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：外延是在晶體上生長晶體，生長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、 外延生長的分類，外延生長的特點。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)

8、發(fā)生 液相：從溶體中生長晶體（直拉法） ）根據(jù)結(jié)構(gòu)形式來分（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)的壓力不同來分：常/低壓外延：系統(tǒng)在常壓(1atm)/低于1atm下進行的外延外延生長的特點(1)可以在低(高)阻襯底上外延生長高(低)阻外延層。(2)可以在P(N)型襯底上外延生長N(P)型外延層，直接形成PN結(jié)，不存在用擴散法在單晶基片上制作PN結(jié)時的補償?shù)膯栴}。(3)與掩膜技術(shù)結(jié)合，在指定的區(qū)域進行選擇外延生長，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)可以在外延生長過程中根據(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

9、的。3、 異質(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溫度冷卻至室溫時，產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力，界面位錯，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、外延生長的步驟、生長速度的決定因素（PPT第35-37頁）反應(yīng)劑質(zhì)量( SiCl4和H2 )從氣相輸運(轉(zhuǎn)移)到生長表面 ；反應(yīng)劑分子被吸附在硅表面；在生長層表面進行化學(xué)反應(yīng)，得到硅原子和其他副產(chǎn)物；副產(chǎn)物分子脫離生長層表面的吸附（解吸）；解吸副產(chǎn)物

10、從生長表面轉(zhuǎn)移到氣相, 隨主氣流逸出反應(yīng)室；硅原子加接到晶格點陣上。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、 影響外延生長速度的因素（PPT第46-47頁）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）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、低速生長下，硅原子才有足夠的能量或充裕的時間通過自擴散消除缺陷，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）方法：沖洗后將用氫稀釋

11、的無水氯化氫氣體通入反應(yīng)器內(nèi)，在1150 1250對硅片表面進行氣相腐蝕拋光，然后接著進行外延。由于它是與外延在同一反應(yīng)系統(tǒng)里連續(xù)進行， 因而避免了襯底片因出進反應(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械損傷、沾污的雜質(zhì)和天然氧化物等層錯核化中心，為外延生長提供沒有損傷、高度清潔新鮮的待生長表面。8、 外延過程中的對流擴散。（PPT第62頁）對流擴散：在外延過程中，摻入到外延層中的雜質(zhì)繼續(xù)向襯底深處擴散；同時,襯底中的雜質(zhì)又不斷地向正在生長的外延層擴散。9、 對流擴散對外延層有效厚度的影響。（PPT第83-84頁）考慮雜質(zhì)對流擴散后，外延層與襯底界面處的雜質(zhì)分布發(fā)生

12、變化, 導(dǎo)致外延層的有效厚度發(fā)生變化：當(dāng)Csub>Cf時xf>0 ，有效外延層變窄；當(dāng)Csub<Cf時xf<0 ，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；作為晶片表面保護層或PN結(jié)終端的鈍化層；作為動態(tài)存儲器中的電容氧化膜或光電器件中的反射層。制備方法：熱生長氧化法；熱分解淀積法CVD；外延淀積法；反應(yīng)濺射法；陽極氧化法；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

13、；分類：結(jié)晶形(特點:長程有序)和無定形結(jié)構(gòu)(特點:長程無序，短程有序)橋鍵氧原子：氧原子為兩個硅原子所共有；非橋鍵氧原子；氧原子只和一個硅原子相聯(lián)結(jié)，沒有形成氧橋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）。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)，它們在網(wǎng)絡(luò)中不能取代Si原

14、子的位置，只能占據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的空洞處。（類比硅中的間隙雜質(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)；對于B

15、: m0.3; 對于P：m10不同方法制備的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能耐較強的侵蝕，但極易與HF作用 SiO2能被強堿熔蝕，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、摻氯氧化的特點摻氯可吸收、提取氧化層下面硅中的雜質(zhì)，減少復(fù)合

16、中心，使少子壽命增加。因為高溫下氯氣和許多雜質(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。可鈍化可動離子，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，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，填補了氧空位?？商岣哐趸俣?，氯起催化劑的作用。7、 干氧氧化機理在高溫下，當(dāng)氧氣與硅片接觸時，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)擴散穿過已生成的SiO2向Si側(cè)運動，到達(dá)

17、SiO2-Si界面進行反應(yīng), 使氧化層厚度不斷加厚。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) 氧化時間t；2) 氧化溫度T；3) 氧化劑的分壓強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) 襯底表面勢效應(yīng)；6) 時間常數(shù)t*B/A線性速率常數(shù)：說明當(dāng)氧化時間很短時，氧化生長速度主要取決于氧化反應(yīng)的快慢；氧化劑通過擴散供給快，氧化過程受界面反應(yīng)控制，可用線性速率常數(shù)來描述。B拋物線速率常數(shù)：說明當(dāng)氧化時間較長時，氧化生長主要取決于氧化劑的固態(tài)擴散供給情況；氧化過程轉(zhuǎn)為受擴散控制，可用拋物線速率常數(shù)來描述。9、 局部氧化掩蔽膜的選

18、用局部氧化：在規(guī)定的地方熱生長形成氧化膜，其它地方用掩蔽膜遮蓋起來。（產(chǎn)生鳥嘴效應(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、 “鳥嘴”效應(yīng)及其消除方法。局部氧化時，O2擴散穿越已生長的二氧化硅層向各個方向擴散，即縱向擴散的同時也有橫向擴散，因此，在氮化硅掩膜下有輕微的側(cè)面氧化生長。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， 再進行局部氧化, 便可得一到近乎平面的表面結(jié)構(gòu)。11、 實現(xiàn)有效掩蔽的條件。（PPT第

19、52-54頁）實現(xiàn)掩蔽擴散所需的SiO2的厚度xo與Dox和D的相對大小有關(guān)，一般只要滿足Dox<D條件，便可實現(xiàn)有效的掩蔽。對B、P而言：由于Dox<D，在一般氧化條件下，xo容易滿足xoxjo，故可以用SiO2來掩蔽雜質(zhì)B、P；對Ga、Al而言：由于Dox>D，在一般氧化條件下， xo不容易滿足xoxjo ,故不能用SiO2來掩蔽雜質(zhì)Ga、Al；對Au而言：由于Dox<<D，擴散時Au會沿著SiO2 -Si界面迅速擴入被膜層所掩蔽的硅表面處，相當(dāng)于SiO2 沒有起掩蔽作用。因此，不能用SiO2來掩蔽雜質(zhì)Au。12、已知氧化工藝條件計算氧化層厚度；已知擴散條件或

20、氧化層厚度設(shè)計氧化。（掌握相關(guān)例題和習(xí)題）。第四章 擴散1、摻雜的主要技術(shù) 1. 熱擴散：利用雜質(zhì)在高溫(>800)下由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴散來進行硅的摻雜。 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)的主要擴散機構(gòu)（3種） 擴散機構(gòu)：間隙式擴散，替位式擴散，間隙-替位式擴散3、擴散的本質(zhì)（PPT第13頁） 微觀上，每個雜質(zhì)粒子(如獲得能量)總是向臨近的位置跳躍,擴散就是大量粒子作無規(guī)則熱 運動的統(tǒng)計結(jié)果；宏觀上，大量粒子在一定條件下(如濃度差)總是由其濃度高的地方往濃 度低的地方遷移。4、 擴散系數(shù)的物理含義、表達(dá)式、決定因

21、素。物理含義：表示粒子擴散快慢的物理量。 決定因素：1.激活能(Ea） 2.溫度(T) 對Si而言， 3.表觀擴散系數(shù)(D)5、 微電子器件制造中的擴散的主要方式。 1. 恒定表面源擴散* 2. 有限表面源擴散* 3. 兩步擴散*4.固-固擴散6、 恒定表面源擴散的特征和雜質(zhì)分布。 恒定表面源擴散特征：整個擴散過程中, CS始終保持不變，Q和xj 隨t不斷增加。 恒定表面源擴散在硅片內(nèi)形成的雜質(zhì)分布為余誤差分布。7、 有限表面源擴散的特征和雜質(zhì)分布。 有限表面源擴散特征：整個擴散過程中, Q始終保持不變, CS隨t和T的不斷下降； xj 隨 t和T的不斷增加。有限表面源擴散在硅片內(nèi)形成的雜質(zhì)分

22、布為高斯分布。8、 兩步擴散的特征和雜質(zhì)分布。 第一步：采用恒定表面源擴散；特征：溫度較低，時間較短。雜質(zhì)分布遵循余誤差分布 第二步：采用有限表面源擴散；特征：溫度較高，時間較長。雜質(zhì)分布遵循高斯分布9、 影響雜質(zhì)實際分布的主要因素。（場助效應(yīng)和先擴硼后擴磷時出現(xiàn)的發(fā)射極陷落效應(yīng)） 1、模型的偏離2、場助效應(yīng) 3、荷電空位效應(yīng)4、發(fā)射極的陷落效應(yīng) 5、氧化對擴散的影響6、橫向擴散/或二維擴散10、 幾種典型擴散的雜質(zhì)分布及主要參數(shù)（PPT第56-57頁）11、 已知擴散工藝條件計算主要參數(shù)；已知主要參數(shù)設(shè)計、確定擴散條件。（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

23、劑通過離子注入機的離化、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，并通過逐點掃描完成對整塊晶片的注入。 2、熱擴散與離子注入的特點比較，課本P144，表6-6）3、能量損失機構(gòu)的種類及各自特點（PPT第7-13頁）核阻擋機構(gòu)；電子阻擋機構(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個特征量的含義。 1 平均投影射程RP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 反映分布的對稱性； 4

24、 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（3種） 1、對稱的高斯分布；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)離子沿著溝道前進時，來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（PPT第51頁）晶格損傷：當(dāng)注入劑量較小時，單個靶原子通過與離子碰撞發(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上

25、。點缺陷：空位、間隙原子和替位雜質(zhì)原子。復(fù)合缺陷：點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、層錯。缺陷的影響：會使半導(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。 無定形損傷：當(dāng)Q0很高時，靶中的每個原子幾乎都被移位，原來孤立的錯亂區(qū)開始相互搭接在一起，材料的有序性將完全被破壞，從而導(dǎo)致非晶層的形成Þ 長程無序。隨Q0繼續(xù)增加，損傷量不再增加且趨于飽和，此時對應(yīng)于連續(xù)非晶層的形成無定形損傷8、 離子注入后損傷的退火及其作用。 退火：將注入過離子的硅片在一定溫度和真空或氮、氬等高純氣體的保護下，經(jīng)過適當(dāng) 時間的熱處理。 目的：消除硅片中的

26、損傷，同時激活摻入的雜質(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位置上，起施主和受主作用9、 離子注入后熱退火過程中的擴散效應(yīng)及其產(chǎn)生的原因。 熱退火溫度一般遠(yuǎn)低于熱擴散時的溫度。 但是，對于注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)，即使在比較低的溫 度下，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)擴散也非常顯著，即為退貨過程中的雜質(zhì)增強擴散； 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。這些因素都會使擴散系數(shù)增大，擴散效應(yīng)增強。 10、 已知離子注入工藝條件計算峰值濃度、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、確定工藝

27、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 淀積溫度比較低，通常處在表面反應(yīng)控制下，且吸附會影響化學(xué)反應(yīng)速度； 穩(wěn)定情況下，膜厚與時間成正比，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、等離子體增強化學(xué)氣相淀積制備薄膜的特點。 APCVD：1.淀積溫度低；2、淀積速度較高；3、存在臺階覆蓋； 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

28、；3、膜層絕對誤差??； 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. 較好的臺階覆蓋, 良好的電學(xué)性能；4. 對高的深寬比間隙有好的填充能力； 5. 引起輻射損傷，通過適當(dāng)?shù)牡矸e條件及低溫退火來消除。 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、 SiO2、多晶硅膜、Si3N4膜、Al2O3 膜、難熔金屬膜的主要特點及其制備方法(熱解反

29、應(yīng)；氧化；氨化；水解；還原) 4、 臺階覆蓋的相關(guān)知識、幾種CVD臺階覆蓋特點。（PPT第68-70頁） 臺階覆蓋：當(dāng)晶片表面存在臺階時，使得從淀積源或點蒸發(fā)源射向晶片表面的反應(yīng)物在臺 階陰面和陽面間產(chǎn)生很大的沉積速度差，甚至在陰面根本無法沉積到薄膜。 影響：臺階覆蓋會造成布線金屬膜在臺階處開路或無法通過較大的工作電流。 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時，將使得晶片表面的反應(yīng)物濃度處處是均勻的，與幾何尺寸形貌無關(guān)；所以就得到厚度處處均勻的保

30、形臺階覆蓋。（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階線度時，臺階覆蓋沿著垂直壁是逐步減薄的，在臺階底部會因自遮蔽而發(fā)生開裂。（APCVD）當(dāng)沒有表面遷移，平均自由程又較小時，在臺階頂部彎角處產(chǎn)生較厚的淀積， 形成凸包，而底部淀積的很少，甚至沒有。5、 物理氣相淀積的相關(guān)知識（PPT第73頁） PVD指利用某種物理過程，例如蒸發(fā)或者濺射現(xiàn)象實現(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. 主要用來制備各種金屬膜；2.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 基本原理：在真空條件下，

31、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：簡單、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 基本原理：帶電離子在電場中加速后具有一定動能，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，通過動量交換使靶原子濺射出來。這些被濺射出來的原子將帶 有一定的動能，并沿一定方向射入襯底，從而實現(xiàn)在襯底上的薄膜淀積。 1. 改善臺階覆蓋及淀積膜與襯底附著性2. 可控

32、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（感光度或靈敏度低）；對比度較高， 線條邊沿非常好；壽命長，不發(fā)生熱膨脹；主要用在VLSI和ULSI中2、 光刻工藝過程（7步）及其對應(yīng)的圖形（分別畫出正/負(fù)型光刻膠所對應(yīng)的光刻工藝過程） 工藝流程：(打底膜)涂膠、前烘、曝光、顯影、堅膜、腐蝕、去膠。（圖解PPT后補）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

33、特點。 接觸式 ：1、光的衍射較小，分辨率高；2、簡便易行，使用壽命短； 3、表面不平等會影響成品率。 接近式 ：1、對掩模圖形的損傷小，使用壽命長。2、光衍射較為嚴(yán)重，分辨率低 投影式： 1、掩模不受損傷；2、對準(zhǔn)精度高；3、投影系統(tǒng)復(fù)雜。 電子束曝光特點： 分辨率高。改變光刻圖形十分簡便。設(shè)備復(fù)雜，成本較高。存在鄰近效應(yīng)。 X射線曝光特點: 分辨率高；需要掩模。4. 鄰近效應(yīng)的概念及對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，電子束在抗蝕膜內(nèi)以及基底表面的背散射，使一個圖素內(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比較（見PPT）7、三種干法刻蝕的特點比較（見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：通過對金屬薄膜的微細(xì)加工，實現(xiàn)各個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，必須通過組裝技術(shù)將器件保護起來。