半導(dǎo)體制造技術(shù)題庫答案

1、1.分別簡述分別簡述RVD和GILD的原理，它們的優(yōu)缺點及應(yīng)用方向。的原理，它們的優(yōu)缺點及應(yīng)用方向。快速氣相摻雜快速氣相摻雜(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(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)原子，雜質(zhì)原子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(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)原子，雜質(zhì)原子直接從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸还璞砻嫖降墓虘B(tài)

2、，然后進行固相擴散，完成摻雜目的。直接從氣態(tài)轉(zhuǎn)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。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(zhì)的玻璃層；同離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(zhì)的玻璃層；同離子注入相比子注入相比(特別是在淺結(jié)的應(yīng)用上特別是在淺結(jié)的應(yīng)用上)，RVD技術(shù)的潛在優(yōu)勢是：它并不受注入所帶來的一些效技術(shù)的潛在優(yōu)勢是：它并不受注入所帶來的一些效應(yīng)的影響；對于選擇

3、擴散來說，采用快速氣相摻雜工藝仍需要掩膜。另外，快速氣相摻雜仍然應(yīng)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(zhì)分布是非理想的指數(shù)形式，類似固態(tài)擴散，其峰值處于表面處。要在較高的溫度下完成。雜質(zhì)分布是非理想的指數(shù)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光器(308n

4、m)產(chǎn)生高能產(chǎn)生高能量密度量密度(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(chǎn)生雜質(zhì)原子；通過液相擴散，雜質(zhì)原量而變?yōu)橐后w層；同時氣態(tài)摻雜源由于熱解或光解作用產(chǎn)生雜質(zhì)原子；通過液相擴散，雜質(zhì)原子進入這個很薄的液體層，溶解在液體層中的雜質(zhì)擴散速度比在固體中高八個數(shù)量級以上，因子進入這個

5、很薄的液體層，溶解在液體層中的雜質(zhì)擴散速度比在固體中高八個數(shù)量級以上，因而雜質(zhì)快速并均勻地擴散到整個熔化層中。而雜質(zhì)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(jīng)摻有雜質(zhì)的液體層通過固相外延轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)結(jié)晶體。由液體變?yōu)楣坍敿す庹丈渫Ｖ购螅呀?jīng)摻有雜質(zhì)的液體層通過固相外延轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)結(jié)晶體。由液體變?yōu)楣虘B(tài)結(jié)晶體的速度非?？?。在結(jié)晶的同時，雜質(zhì)也進入激活的晶格位置，不需要近一步退火過態(tài)結(jié)晶體的速度非?？?。在結(jié)晶的同時，雜質(zhì)也進入激活的

6、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(nèi)。程，而且摻雜只發(fā)生在表面的一薄層內(nèi)。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(nèi)仍處于低溫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(nèi)仍處于低溫狀態(tài)，不會發(fā)生擴散現(xiàn)象，體內(nèi)的雜質(zhì)分布沒有受到任何擾動。狀態(tài)，不會發(fā)生擴散現(xiàn)象，體內(nèi)的雜質(zhì)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，可根據(jù)需要控

7、制激光能量密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(jù)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。度和脈沖時間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(zhì)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)擴散工藝分類：按原始雜質(zhì)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

8、散。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(fù)性和穩(wěn)定性都很好。優(yōu)點：開管擴散的重復(fù)性和穩(wěn)定性都很好。(2).箱法擴散箱法擴散優(yōu)點；箱法擴散的硅表面濃度基本由擴散溫度下雜質(zhì)在硅中的固溶度決優(yōu)點；箱法擴散的硅表面濃度基本由擴散溫度下雜質(zhì)在硅中的固溶度決定，均勻性較好。定，均勻性較好。(3).涂源法擴散涂源法擴散缺點：這種擴散方法的表面濃度很難控制，而且又不均勻。缺點：這種擴散方法的表面濃度很難控制，而且又不

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

10、中應(yīng)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，性都很好。擴散過程中應(yīng)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。擴散系統(tǒng)不能漏氣。氣態(tài)源擴散氣態(tài)源擴散氣態(tài)雜質(zhì)源多為雜質(zhì)的氫化物或者鹵化物，這些氣體的毒性很大，且易燃氣態(tài)雜質(zhì)源多為雜質(zhì)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。易爆，操作上要十分小心?？焖贇庀鄵诫s快速氣相摻雜(RVD)氣體浸沒激光摻雜氣體浸沒激光

11、摻雜(GILD)菲克第二定律菲克第二定律:，假設(shè)擴散系數(shù)，假設(shè)擴散系數(shù)D為常數(shù)為常數(shù)→5.以P2O5為例，多晶硅中雜質(zhì)擴散的方式及分布情況。為例，多晶硅中雜質(zhì)擴散的方式及分布情況。在多晶硅薄膜中進行雜質(zhì)擴散的擴散方式與單晶硅中的方式是不同的，因為多晶硅中有在多晶硅薄膜中進行雜質(zhì)擴散的擴散方式與單晶硅中的方式是不同的，因為多晶硅中有晶粒間界存在，所以雜質(zhì)原子主要沿著晶粒間界進行擴散。晶粒間界存在，所以雜質(zhì)原子主要沿著晶粒間界進行擴散。主要

12、有三種擴散模式：主要有三種擴散模式：①晶粒尺寸較小或晶粒內(nèi)的擴散較快，以至從兩邊晶粒間界向晶粒內(nèi)的擴散相互重疊，形成①晶粒尺寸較小或晶粒內(nèi)的擴散較快，以至從兩邊晶粒間界向晶粒內(nèi)的擴散相互重疊，形成如圖如圖A類分布。類分布。②晶粒較大或晶粒內(nèi)的擴散較慢，所以離晶粒間界較遠處雜質(zhì)原子很少，形成如圖②晶粒較大或晶粒內(nèi)的擴散較慢，所以離晶粒間界較遠處雜質(zhì)原子很少，形成如圖B類分類分布。布。③與晶粒間界擴散相比，晶粒內(nèi)的擴散可以忽略不計，因此形成

13、如圖③與晶粒間界擴散相比，晶粒內(nèi)的擴散可以忽略不計，因此形成如圖C類分布。類分布。所以多晶擴散要比單晶擴散快得多，其擴散速度一般要大兩個數(shù)量級。所以多晶擴散要比單晶擴散快得多，其擴散速度一般要大兩個數(shù)量級。6.分別寫出恒定表面源擴散和有限表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，簡分別寫出恒定表面源擴散和有限表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，簡述這兩種擴散的特點。述這兩種擴散的特點。恒定表面源擴散（預(yù)淀積擴散

14、，恒定表面源擴散（預(yù)淀積擴散，predeposition）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(zhì)擴散的就越深，擴到硅內(nèi)的雜質(zhì)數(shù)量也一定的情況下，擴散時間越長，雜質(zhì)擴散的就越深，擴到硅內(nèi)的雜質(zhì)數(shù)量也就越多。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(nèi)部的雜質(zhì)數(shù)量片內(nèi)部的雜質(zhì)數(shù)量Q(t)為：為：恒定源擴散，其表面雜質(zhì)濃度恒定源擴散，其表面雜質(zhì)濃度Cs基本上由該雜質(zhì)在擴散