《河北大学集电复习要点2014》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北大学集电复习要点2014（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、晶体内部是单晶结构， 而晶粒之间第一章硅的晶体结构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, 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：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
2、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100、110、和111晶向的线密度以及（100八 （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-，2 ，2 ；av 2 av 3a单晶硅晶面面密度分别为oL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：位错线与滑移矢量平行的位错。第二
3、章氧化1画出Si-0四面体结构。2 SiO2只被HF腐蚀，其反应式SiO2 4HF SiF4 2H 2OSiF4 2HF H2（SiF6）SiO2 6HF H2（SiF6） 2H 2O3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；
4、氧化时间很长时情况又如何？热氧化的生长动力学过程：a. 氧化剂从气体内部以扩散形式穿过附面层运动到气体一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
5、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）。第三章扩散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
6、动到另一个晶格位置的过程称为替位式扩散。3扩散系数与扩散方程。扩散系数：D =Ws+W-JO hQgpZEZkT）D）=a2vo,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.乐&氐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）。液态源
7、扩散）和（气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）、 态源扩散）。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）。第四章 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
8、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（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（B t BF2）;e. 表面用 SiO2、Si3N4
9、、Al 2O3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）。第五章 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）、（
10、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。第六章化学气相淀积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
11、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：SH4（吸附）SiH2（吸附）H2（气）SiH 2（吸附） Si（固）H 2（气）SiH4 Si（固）2H 2（气
12、）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 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。（
13、再发射）和（表面迁移），7衬底表面CVD反应气体分子输运机制包括（入射）、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）。第七章外延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
14、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：SiCl4 2H 2 Si 4HCl 总反应式 。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，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
15、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。第八章 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
