河北大学集电复习要点Word版.doc

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1、传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！第1章 硅的晶体结构1 单晶硅、多晶硅、非晶硅 单晶硅：由单一晶格周期性重复排列构成的晶体结构。 多晶硅：有很多具有不同晶向的晶粒无规则堆积而成，晶体内部是单晶结构，而晶粒之间 是无序的晶粒间界。 非晶硅：短程有序而长程无序的无规则网络结构。2 硅的晶胞结构描述（两套面心立方格子沿体对角线位移四分之一长度套构而成），每个硅晶胞含有（8）个硅原子，硅的原子密度为（5*1022）个/立方厘米，硅晶体的空间利用率为（34%）。硅的原胞结构为（正四面体结构）。3 画出单晶硅的正四面体结构。4 晶向、晶面、晶胞。 晶向：表示一列晶列所指的方向； 晶面

2、：晶格中所有的原子不但可以看做是处于一系列 方向相同的平行直线上，而且也可以看做是处于一系 列彼此平行的平面系上，这种平面系称为晶面。 晶胞：能够最大限度的反映晶体立方对称性质的最小重 复单元。5单晶硅、和晶向的线密度以及（100）、（110）、和（111）晶面的面 密度。单晶硅的密堆积结构。 单晶硅晶向线密度分别为，； 单晶硅晶面面密度分别为，； 单晶硅的密堆积结构是立方密堆积。6 硅中点缺陷包括（自间隙原子）、（外来原子）、（肖特基缺陷）、（弗仑克尔缺陷）。线缺 陷包括（刃位错）、（螺位错）。面缺陷包括（层错）、（晶粒间界）。7刃位错，螺位错。 刃位错：位错线与滑移矢量垂直的位错； 螺位错

3、：位错线与滑移矢量平行的位错。第2章 氧化1 画出Si-O四面体结构。2 SiO2只被HF腐蚀，其反应式 3 杂质在SiO2网络中所起的作用分为（网络形成者）和（网络改变者）。4 生长一个单位厚度的SiO2要消耗（0.44）个单位厚度的Si层。5干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化的特点。实际生产中采用的氧化方法为（干氧氧化、湿氧 氧化、干氧氧化）。 干氧氧化：结构致密但氧化速率低；湿氧氧化：氧化速率高但结构略粗糙，制备厚二氧化硅薄膜；水汽氧化：结构粗糙，不可取6 简述热氧化的生长动力学过程。当氧化时间很短时，生长速率由谁决定；氧化时间很长时 情况又如何? 热氧化的生长动力学过程： a.氧化剂从气体内

4、部以扩散形式穿过附面层运动到气体SiO2界面； b.氧化剂以扩散形式穿过SiO2层； c.氧化剂在Si表面与Si反应生成SiO2； d.反应的副产物离开界面。 氧化时间很短时生长速率由（表面化学反应速率的快慢决定）； 氧化时间很长时生长速率由（氧化剂在SiO2中的扩散快慢决定）。7 氧化过程中加入Cl可以改善SiO2和Si-SiO2界面的质量，其原因是什么？ a.钝化可动离子，尤其是钠离子（生成可挥发的金属氯化物）； b.增加氧化层下面硅中少数载流子的寿命； c.减少了二氧化硅中的缺陷，提高了氧化层的抗击穿能力； d.降低了界面态密度和表面固定电荷密度； e.减少了氧化层下的硅中由于氧化导致的

5、层错堆积。8 分凝系数的定义为（分凝后的溶质在两种溶剂中的平衡浓度的比例常数称为分凝系数）。9 指出Si-SiO2界面的4种电荷的名称分别是（可动离子电荷）、（氧化层固定电荷）、（界 面陷阱电荷）、（氧化层陷阱电荷）。第3章 扩散1 杂质扩散机构包括（间隙式扩散）和（替位式扩散）。2 间隙式扩散、替位式扩散。 间隙式扩散：存在于晶格间隙中的杂质称为间隙式杂质。由于原子的运动，间隙式杂质从 一个间隙位置越过势垒而运动到另一个间隙位置的过程称为间隙式扩散； 替位式扩散：占据晶格原子的外来杂质称为替位杂质。在热运动作用下，替位杂质从一个 晶格位置运动到另一个晶格位置的过程称为替位式扩散。3 扩散系数

6、与扩散方程。 扩散系数： D0=a2v0，称为表观扩散系数，E为扩散激活能，E以及温度T是决定扩散 系数的基本量。 扩散方程： 4 恒定表面源扩散、有限表面源扩散。 恒定表面源扩散：在整个杂质扩散过程中，Si片表面的杂质浓度始终保持不变； 有限表面源扩散：在扩散之前，在Si片表面先沉积一层杂质，在整个扩散过程中，这层 杂质作为扩散的杂质源，不再有新能源的补充，这种扩散方式为有限表面源扩散。5 两步扩散工艺包括（预扩散）和（主扩散）。6 硼、磷等替位型杂质的实际扩散机制包括（空位交换模式）和（填隙扩散机制）。7 按照原始杂质源在室温下的相态，扩散工艺包括（固态源扩散）、（液态源扩散）和（气 态源

7、扩散）。8 硼要向扩散进入硅中，需要先变为（B2O3）； 磷要想扩散进入硅中，需要先变为（P2O5）。第4章 离子注入1 核碰撞和核阻止本领。 核碰撞：注入离子与靶内原子核间的碰撞； 核阻止本领：能量为E的一个注入离子，在单位密度靶内运动单位长度时，损失给靶原 子核的能量。2 电子碰撞和电子阻止本领。 电子碰撞：注入离子与靶内自由原子以及束缚电子间的碰撞，能瞬时的形成电子空穴对； 电子阻止本领：能量为E的一个注入离子，在单位密度靶内运动单位长度时，损失给电 子的能量。3 当注入离子能量较低时，（核）阻止占主要地位； 当注入离子能量较高时，（电子）阻止占主要地位。4 注入离子在无定型靶中的分布为

8、（高斯分布）分布。5 沟道效应及预防措施。 离子注入的沟道效应描述：当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，一些离子将沿 沟道运动，受到的核阻止和电子阻止作用很小，注入离子的能量损失率就很低，故注入深 度较大。 解决措施： a.对大的离子，倾斜样品表面，使晶体的主轴方向偏离注入方向，典型值为7度； b.用Si，Ge，F，Ar等离子注入使表面预先非晶化，形成非晶层； c增加注入剂量（晶格损失增加，非晶层形成，沟道离子减少）； d.增大注入离子的半径（BBF2）； e.表面用SiO2、Si3N4、Al2O3层掩膜。6 用离子注入形成的浅结有（预先非晶化）和（降低注入离子的能量）。7 离子注入造成

9、的晶格损伤有哪些？ 在原本为完美晶体的硅中产生孤立的点缺陷或者群缺陷；在晶体中形成了局部的非晶区； 由于注入离子引起损伤的积累而形成非晶层。8 离子注入后必须进行热退火，其作用时（消除由注入造成的晶格损伤，让硅晶格恢复其原 有的完美晶体结构）和（让杂质进入替位位置以实现电激活）。9 快速热退火包括（激光退火）、（电子束退火）和（宽带非相干光源退火）。第5章 物理气相淀积1 最常用的物理气相淀积方法主要有（真空蒸发）和（溅射）。2 真空蒸发法制备薄膜的基本物理过程包括（加热蒸发过程）、（气化原子或分子在蒸发源 与基片之间的输运过程）和（被蒸发的原子或分子在衬底表面的沉积过程）。3 蒸发源加热方式

10、包括（电阻加热源）、（电子束加热源）、（高频感应加热源）和（激光 束加热）。4 溅射的定义。 具有一定能量的入射离子，在对固体表面轰击时，入射离子在与固体表面原子的碰撞过程 中，将发生能量和动量的转移，并可能将固体表面的原子撞击出来，这种现象称为溅射。 这些被撞击出来的原子具有一定的动能，并沿一定方向射向衬底，从而实现在衬底上的薄 膜沉积。第6章 化学气相淀积1 化学气相淀积的的定义：将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽，以合理 的流速引入反应室，通过在气相或衬底表面发生化学反应，形成预期薄膜淀积的化学反应 过程。2 化学气相淀积的基本过程。 a.反应剂气体以合理的流速被输送到反应

11、室内； b.反应剂从主气流区以扩散方式通过边界层到达衬底表面； c.反应剂被吸附在衬底表面，称为吸附原子（分子）； d.吸附原子（分子）在衬底表面发生化学反应，生成薄膜的基本元素并沉积成膜； e.气态副产物和未反应的反应剂离开衬底表面，扩散到主气体流中被排除系统。3 常用的CVD系统有（常压CVD）、（低压CVD）和（等离子体增强CVD）。4 利用SiH4制备多晶硅薄膜的化学反应式： 总式5 简述CVD淀积速率与温度的关系，在A、B两个区域分别是哪个过程起主要作用。见图 1。 A:高温，质量输运过程起主要作用； B:低温，表面化学反应速率起主要作用。6 在一般的掺杂浓度下，同样的掺杂浓度，多晶

12、 硅的电阻率比单晶硅的电阻率高得多，为什 么？ a.在热处理过程中，一些掺杂原子跑到晶粒间 界处，不能有效的贡献自由载流子，而晶体内 的掺杂浓度低了，因此多晶硅电阻高； b.晶粒间界处含有大量的悬挂键，这些悬挂键 可以俘获自由载流子，因此降低了自由载流子 浓度； c.晶粒间界俘获电荷使得临近的晶粒耗尽，并 且引起多晶硅内部势场的变化。晶粒间界电势 的变化对载流子的迁移非常不利，同时也使电 阻率增大。7 衬底表面CVD反应气体分子输运机制包括（入射）、（再发射）和（表面迁移），一般 认为（再发射）机制是决定保形覆盖的关键因素。8 在沉积SiO2的气体中同时掺入PH3，就可以形成（磷硅玻璃）； 在

13、沉积PSG的反应气体中同时掺入B2H6，就可以形成三元氧化薄膜（硼磷硅玻璃）。第7章 外延1 在外延生长过程中，根据向衬底输送原子的方式不同，可以把外延生长分为三种类型：（气 相外延）、（液相外延）和（固相外延）。2 双极器件制作在外延层中的目的是什么？ CMOS器件制作在外延层中的优点是什么？ 目的：解决高频功率器件的击穿电压与集电极串联电阻对集电区电阻率要求之间的矛盾； 优点：不但保证了较高的击穿电压，而且重掺杂的衬底又降低了集电区的串联电阻，提高 了器件的工作频率。3 采用SiCl4制备外延层，其化学反应式是：。4 若生长在外延层和衬底是同一种材料，则称为（同质外延），若二者为不同材料，

14、则称为（异质外延）。5 简述外延生长过程中出现的扩散效应和自掺杂效应的概念。 扩散效应的定义：衬底中的杂质与外延层中的杂质，在外延生长时互相扩散，引起衬底和 外延层界面附近的杂质浓度缓慢变化的现象。 自掺杂效应的定义：在外延生长过程中，衬底和外延层中的杂质因热蒸发、或者化学反应 的副产物对衬底或外延层的腐蚀，都会使衬底和外延层中的杂质进入到边界层中，改变了 边界层中的掺杂成分和浓度，从而导致了外延层中杂质的实际分布偏离理想情况，这种现 象称为自掺杂效应。自掺杂效应是气相外延的本征效应，不可能完全避免。6 简述SOI技术的主要优点。 a.制造在SOI上的电路与制造在硅或者硅的同质外延层上的电路相

15、比寄生电容小，从而对 高速和高集成度的电路特别有利，主要体现在更低的功耗和更高的速度上； b.提高了器件的抗辐射能力 c.抑制了CMOS电路的闩锁效应 d.SOICOMS工艺比SiCMOS工艺简单，还能排除硅CMOS工艺中危害成品率的某些 因素。第8章 光刻1 在ULSI中对光刻的基本要求包括那几个方面？ 高分辨率；高灵敏度的光刻胶；低缺陷；精密的套刻对准；对大尺寸硅片的加工。2 光刻工艺流程包括（涂胶）、（前烘）、（曝光）、（显影）、（坚膜）、（刻蚀）、（去 胶）。3 分辨率的定义：分辨率R指线条和间隔清晰可辨时每mm中的线对数。4 正胶和负胶的定义。 正胶：正胶的感光区域在显影时可以溶解，

16、没有感光的区域在显影时不可以溶解，因此形 成的光刻胶图形是掩膜板图形的正影像，因之称为正胶； 负胶：显影后在光刻胶层上形成的是掩膜板的负性图形，称之为负胶。5 提高分辨率的方法包括（采用多层光刻胶工艺）、（采用抗反射涂层工艺）和（移相掩膜 技术）等。6 驻波效应：曝光光波在进入到光刻胶层之后，若没有完全吸收，就会有一部分光波穿过光 刻胶到达衬底表面，这一部分光波在衬底表面被反射之后，又回到光刻胶中，反射光波和 入射光波发生干涉，形成驻波。（表现为以/2n（为曝光波长，n为光刻胶的折射率） 为间隔，在光刻胶中形成强弱相间的曝光区域。）（周期性的过曝光和曝光不足，影响光 刻胶的分辨率。）7紫外光曝

17、光常用的三种方式（接触式曝光）、（接近时曝光）和（投影式曝光）。8 掩模板上图形使用（铬）（哪种物质）制作。9 电子束曝光的优点和邻近效应。 电子束曝光的优点：可以完成超微细加工，甚至可以实现几十纳米线条的曝光。 邻近效应：电子在光刻胶中会发生散射，而且电子一旦到达衬底与光刻胶层的界面处，还 会发生背散射。将散射分为前向散射和背散射，前向散射的散射方向与电子束入射方向的 夹角很小，只导致曝光图像的轻微展宽。背散射将使大面积的图形模糊，因此造成电子束 曝光形成的图形出现畸变，这种效应称为邻近效应。10 湿法腐蚀和干法腐蚀 湿法腐蚀： （1）使用酸溶液： （2）使用碱溶液：用KOH+IPA（异丙酸

18、）； 干法腐蚀：等离子刻蚀；溅射刻蚀，反应离子刻蚀。11 Si的湿法腐蚀的化学反应方程， 使用KOH和异丙醇（IPA）的混合液可以在（100） 晶向的Si表面腐蚀出（U）形和（V）形沟槽结构，在（110）晶向的Si片上可以腐蚀出 （基本直壁）的沟槽。12 Si3N4用（加热磷酸）腐蚀。13 干法刻蚀包括（等离子刻蚀）、（溅射刻蚀）和（反应离子刻蚀）。14 反应离子刻蚀：等离子体刻蚀和溅射刻蚀两种方法结合就产生了反应离子刻蚀。第9章 金属化1 金属和金属性材料在其在IC中所引起的功能，可分为三大类，分别是（MOSFET栅电极）、（互连材料）和（接触材料）。2 Al/Si接触中的尖楔现象，改进Al

19、/Si接触的方法。 当铝在接触孔与硅接触时，硅在铝膜的晶粒间界中快速扩散而离开接触孔，同时铝向接触 孔内运动，填充因硅离开而留下的空间，使铝掺入硅中，若深度超过结深，会使pn结短 路。 在实际当中，硅在接触孔内不是均匀消耗的，而是只在几个点上消耗，导致铝在某 些接触点上，像尖钉一样楔入到硅衬底中去，从而使pn结失效，这就是所谓的“尖楔” 现象。 改进方法：用AlSi合金代替Al作为接触材料和互连材料；在硅和铝之间沉积一层薄金 属层，阻止铝和硅之间的作用；减小铝的体积；降低硅在铝中的扩散系数。3 电迁移现象及其物理机制，改进电迁移的方法。 金属化引线中的电迁移现象是一种在大电流密度作用下的质量输

20、运现象，质量输运沿电子 流方向进行，结果在一个方向形成空洞，而在另一个方向，则由于铝原子的堆积而形成小 丘，前者将使互连引线开路或断裂，后者会造成光刻的困难和多层布线之间的短路。 改进方法：采用“竹状”结构铝薄膜引线；AlSiCu合金；采用Al金属过渡层Al 三明治结构。4 使用Cu做互连引线的优点。 电阻率小，功耗减少，更高的集成密度，更好的抗电移性能，更少的工艺步骤。5 低K介质材料：指介电常数低于二氧化硅的介电常数3.9的介电材料。（采用低K材料 作为介电层可以降低分布电容。）6 多晶硅栅技术的优点是什么？ 最主要的特点是具有源漏自对准特性；提高工作频率；降低功耗；提高集成度。7 金属硅

21、化物在ULSI技术中的应用主要有哪几个方面？ a.难熔金属硅化物/多晶硅双层结构在栅和内部互连的应用中可以使互连电阻降低一个量 级； b.某些硅化物同铝的接触电阻率比硅同铝的低一个量级，而硅化物的源、漏结构可以使源 漏的薄层电阻大大降低，从而减少了器件的寄生串联电阻。这对浅结、短沟道MOS器件 尤为重要； c.用硅化物做肖特基势垒接触材料及GaAs MOSFET的栅都有非常重要的应用前景。8 CMP技术的中文名称是（化学机械抛光）。第10章 工艺集成1 MOS IC中MOSFET本身是被pn结隔离开的，属于（自隔离）。但是要防止场区的寄生 MOSFET 开启，其方法之一就是提高寄生MOSFET

22、的阈值电压，具体方法包括（增加场 区SiO2层的厚度）和（增加寄生MOSFET沟道的掺杂浓度，即形成沟道阻挡层）。2 厚的场氧化层是采用称之为（局部场氧化（LOCOS）的选择氧化方法制备的。该工艺 的一大缺点是存在（鸟嘴）， 因此出现了许多的改进工艺。（侧墙掩蔽隔离）是一种无 鸟嘴的隔离工艺。同时还出现了许多非LOCOS的隔离工艺，大多数是槽刻蚀和回填的槽 隔离方法，其中（浅槽隔离）技术是一种常用的方法。3 传统双极IC中的隔离主要是（pn结）隔离，但是这种隔离方式存在两个主要问题，一是 （隔离区较宽，使IC的有效面积减小，不利于提高集成度）， 二是（隔离扩散引入了大 的集电区衬底和集电区基区

23、电容，不利于IC速度的提高），改进的方法是采用（深 槽）隔离。4 CMOS IC中的nMOS采用（n+型多晶硅）作为栅电极，pMOS采用（p+型多晶硅）作为栅 电极。5 CMOS IC中的源漏结构的发展过程。 a.由扩散形成由离子注入形成； b.轻掺杂源漏结构 c.源漏扩展结构 d.晕环结构6 集成电路中的欧姆接触目前通常采用（难 熔金属Si化物）的形式来制作。7 双阱CMOS IC工艺流程。 a.Si片准备 b.阱的制备 c.场区隔离 d.CMOS器件的形成 e.多层金属互联 f.后部封装工艺8 画出标准埋层双极晶体管工艺流程示意 图。9 列举出几个先进的双极IC工艺。 先进的隔离技术，多晶硅发射极，自对准 发射极和基极接触10 BICMOS的含义：BICMOS将二者做在 同一芯片上，取长补短，用CMOS器件制 作高集成度和低功耗的部分，利用双极器 件制作输入和输出部分或者高速部分。