1、将硅单晶棒制成硅片的过程包括哪些工艺?
答:滚圆,x射线定位,切片,倒角,研磨,清洗,化学腐蚀,热处理
2、切片可决定晶片的哪四个参数/ 答:切片决定了硅片的四个重要参数:晶向、厚度、斜度、翘度和平行度。
3、硅单晶研磨清洗的重要性。 答:硅片清洗的重要性:硅片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏成为悬挂键,形成表面附近的自由力场,极易吸附各种杂质,如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子等,造成磨片后的硅片易发生变花发蓝发黑等现象,导致低击穿、管道击穿、光刻产生针孔,金属离子和原子易造成pn结软击穿,漏电流增加,严重影响器件性能与成品率
4、硅片表面吸附杂质的存在状态有哪些?清洗顺序? 答:被吸附杂质的存在状态:分子型、离子型、原子型
清洗顺序:去分子-去离子-去原子-去离子水冲洗-烘干、甩干
5、硅片研磨及清洗后为什么要进行化学腐蚀,腐蚀的方法有哪些? 答:工序目的:去除表面因加工应力而形成的损伤层及污染 腐蚀方式:喷淋及浸泡
6、什么是CMP工艺?有哪些控制参数? 化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程
1. 抛光时间:影响磨掉材料的数量、平整性 2. 磨头压力(向下压力):影响抛光速率、平坦化和非均匀性 3. 转盘速率;影响抛光速率、非均匀性 4. 磨头速度:影响非均匀性
5. 磨料化学成分;材料选择比(同时磨掉几种材料)、抛光速率 6. 磨料流速:影响抛光垫上的磨料数量和设备的润滑性能
7. 抛光垫修整:影响抛光速率、非均匀性、CMP工艺的稳定性 8. 硅片/磨料温度:影响抛光速率
9. 硅片背压:影响非均匀性(中央变慢)、碎片
7、SiO2按结构特点分为哪些类型?热氧化生长的SiO2属于哪一类?
答:二氧化硅按结构特点可将其分为结晶形跟非结晶形,热氧化生长的SiO2为非结晶态。
8、何谓桥键氧,非桥键氧?它们对SiO2密度有何影响?
答:连接两个Si—O四面体的氧原子称桥联氧原子,只与一个四面体连接的氧原子称非桥联氧原子。桥联的氧原子数目越多,网络结合越紧密,反之则越疏松
9、二氧化硅的主要作用有哪些?
1.在MOS电路中作为MOS器件的绝缘栅介质,器件的组成部分 2.扩散时的掩蔽层,离子注入的阻挡层 3.作为集成电路的隔离介质材料
4.作为电容器的绝缘介质材料(二氧化硅击穿电压高,温度系数小) 5.作为多层金属互连层之间的介质材料 6.作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料
7.二氧化硅膜用于其他半导体器件:光探测器、光电池表面防反射层
10、SiO2中杂质有哪些类型?作用有何不同? 网络形成者:能代替Si-O四面体中心的Si、并能与氧形成网络的杂质。 作用:增加了二氧化硅网络的强度。
网络改变者:存在于二氧化硅网络间隙中的杂质。 作用:对电路的稳定性和可靠性产生极坏的影响
11、影响氧化速率的因素有?
1氧化温度 2氧化剂分压 3硅表面晶向
4杂质类型及含量
12、热氧化方法有哪些?各有什么优缺点? 1、 干氧氧化:
优:氧化膜致密性最好,针孔密度小,薄膜表面干燥,均匀性和重复性好,掩
蔽能力强,与光刻胶接触良好、粘附好,光刻时不易产生浮胶, 缺:生长速率最慢;
2、 湿氧氧化:
优:有较高的氧化速度
缺:氧化膜较干氧氧化膜疏松,针孔密度大,表面含水汽,光刻性能不如干氧,
容易浮胶。
3、 水蒸汽氧化:
优:扩散速度最大。
缺:氧化膜致密性最差,针孔密度最大,薄膜表面潮湿,光刻难,浮胶。
13、影响热氧化层电性的电荷来源有哪些类型?降低这些电荷浓度的措施?
1)可动离子电荷(Qm):a、加强工艺卫生避免Na+沾污,使用含氯的氧化工艺;
b、用氯周期性地清洗管道、炉管及相关容器; c、用超纯净的化学物质;
d、保证气体及气体传输过程的清洁; e、保证栅材料(多晶硅)不受污染; f、用BPSG和PSG玻璃钝化可动离子;
g、用氮化硅封闭已完成的器件以防止钠离子的渗透。
2)固定离子电荷Qf :(1)采用干氧氧化方法(2)氧化后,高温惰性气体中退火 3)界面陷阱电荷Qit:在金属化后退火(PMA);低温、惰性气体退火可降低
4)氧化层陷阱电荷Qot:选择适当的氧化工艺条件;在惰性气体中进行低温退火;采用对
对辐照不灵敏的钝化层
14、 热氧化常见的缺陷有?形成原因? 1、氧化层厚度不均匀:硅片表面上气体分布不均匀;炉温不稳定;恒温区太短;硅片表面状态不均匀
2、氧化层表面出现斑点:硅片清洗不彻底;反应室有污染杂质,反应气氛不纯;反应前硅片没有烘干或有水珠溅到硅片上,或DI水不够纯。 3、氧化层针孔:硅片表面抛光不够好(有严重损伤);有严重的位错; 硅片表面有沾污
15、氧化膜厚度的测定方法?
答:双光干涉法、 比色法、椭偏光法
16、何谓掺杂? 将需要的杂质掺入特定的半导体区域中,以达到改变半导体电学性质,形成PN结、电阻、欧姆接触。
17、热扩散机制有哪些? 1、间隙式扩散 2、替位式扩散 3、结点间机制 4、推进机制
18、扩散源有哪些?各有何优缺点?
气态、运输方便、纯净度高、污染少、但有剧毒,使用时应非常小心 液态、 固态。
19、实际生产中为何使用二步扩散?浓度分布有何特点?
两步工艺分为预淀积(预扩散)、再分布(主扩散)两步。预淀积是惰性气氛下的恒定源扩散,目的是在扩散窗口硅表层扩入总量Q一定的杂质。再分布是氧气氛或惰性气氛下的有限源扩散,将窗口杂质再进一步向片内扩散,目的是使杂质在硅中具有一定的表面浓度Cs、分布C(x)、且达到一定的结深xj。
预淀积服从余误差分布,再分布服从高斯函数分布。
看到这里。
20、何谓氧化增强扩散,发散区推进效应?产生机理是? 氧化增强扩散:硅片热氧化使得施主或受主杂质原子的扩散加快的一种现象。
机理:由于Si晶体的热氧化减少了其中的Si空位浓度、并增大了其中的Si间隙原子的浓度,以致于原来以代位式扩散为主导的机构变成以间隙式或者混合式(间隙式和代位式的混合方式)扩散机构为主,从而导致施主或受主的扩散系数增大。
发射区推进效应:当在扩散有硼的基区上再扩散磷时,出现发射区正下方的硼扩散深度要比外基区的扩散深度大。 机理:由于磷与空位相互作用形成的PV对发生分解,磷附近PV对的分解会增加空位浓度,加快B的扩散。此外磷扩散区正下方PV对的分解存在过饱和的间隙硅原子,这些间隙硅原子与硼相互作用也会增强B的扩散
21、与预扩散比,为什么B主扩散后表面电阻变大而P主扩散后表面电阻变小??
22、与扩散源相比,离子注入有哪些优点?
1.可在较低的温度下,将各种杂质掺入到不同的半导体中; 2.能够精确控制晶圆片内杂质的浓度分布和注入的深度; 3.可实现大面积均匀性掺杂,而且重复性好; 4.掺入杂质纯度高;
5.由于注入粒子的直射性,杂质的横向扩散小; 6.可得到理想的杂质分布; 7.工艺条件容易控制.
23、什么是沟道效应?如何降低沟道效应?
沟道效应:对晶体靶进行离子注入时,由于晶体排列的特性使得某些角度上有长距离的开口。假如注入离子运动方向与这些隧道般的开口相平行,这些注入的离子将不会与靶原子发生碰撞而深深地注入衬底之中。 减少沟道效应的措施:
1、将晶片对离子注入的运动方向倾斜一个角度,如沿沟道轴向(110)偏离7-10o减小开口
2在晶体表面铺上一层非结晶的材质,使入射的离子在进入衬底前在非晶系层里与无固定排列方式的非晶系原子产生碰撞而散射,降低沟道效应的程度
3先进行一次轻微的离子注入,将晶片表面的晶体结构破坏成非晶态,再进行真正
的离子注入。
4用Si,Ge,F,Ar等离子注入使表面预非晶化,形成非晶层(Pre-amorphization) 5增加注入剂量(晶格损失增加,非晶层形成,沟道离子减少) 6表面用SiO2层掩膜
,
24、什么是离子注入损伤?有哪些损伤类型?
离子注入损伤,是指获得很大动能的离子直接进入半导体中造成的一些晶格缺陷。 损伤类型:点缺陷 (前两个是简单晶格损伤) 非晶区 非晶层
25、离子注入后为何退火?其作用是什么?有哪些方法?各有何优缺点?
?
因为大部分注入的离子并不是以替位形式处在晶格点阵位置上,而是处于间隙位置,无电活性,一般不能提供导电性能,所以离子注入后要退火。 作用:1、去除由注入造成的损伤,
2、让杂质进入电活性 3、恢复电子和空穴迁移率
方法:
1、 高温退火
缺点:1、杂质再分布 2、二次缺陷
2、 快速退火:
优点:掺杂的再分布大大降低,
退火区域受热时间短,损伤区杂质几乎不扩散。
衬底材料中的少数载流子寿命及其他电学参数基本不受影响。
缺点:造成热应力,出现位错等损伤。单一晶片处理产率低
26、离子注入主要部件有哪些?
答:有离子源、离子分离器—质量分析器—挡板—加速器—扫描装置—电子簇射器。