半导体制造技术试题(库）答案解析.doc

分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。 快速气相掺杂(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速热处理过程(RTP)将处在掺杂剂气氛中的硅片快速均匀地加热至所需要的温度，同时掺杂剂发生反应产生杂质原子，杂质原子直接从气态转变为被硅表面吸附的固态，然后进行固相扩散，完成掺杂目的。 同普通扩散炉中的掺杂不同，快速气相掺杂在硅片表面上并未形成含有杂质的玻璃层；同离子注入相比(特别是在浅结的应用上)，RVD技术的潜在优势是：它并不受注入所带来的一些效应的影响；对于选择扩散来说，采用快速气相掺杂工艺仍需要掩膜。另外，快速气相掺杂仍然要在较高的温度下完成。杂质分布是非理想的指数形式，类似固态扩散，其峰值处于表面处。 气体浸没激光掺杂(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用准分子激光器(308nm) 产生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脉冲(20-100ns)激光，照射处于气态源中的硅表面；硅表面因吸收能量而变为液体层；同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子；通过液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，溶解在液体层中的杂质扩散速度比在固体中高八个数量级以上，因而杂质快速并均匀地扩散到整个熔化层中。 当激光照射停止后，已经掺有杂质的液体层通过固相外延转变为固态结晶体。由液体变为固态结晶体的速度非常快。在结晶的同时，杂质也进入激活的晶格位置，不需要近一步退火过程，而且掺杂只发生在表面的一薄层内。 由于硅表面受高能激光照射的时间很短，而且能量又几乎都被表面吸收，硅体内仍处于低温状态，不会发生扩散现象，体内的杂质分布没有受到任何扰动。 硅表面溶化层的深度由激光束的能量和脉冲时间所决定。因此，可根据需要控制激光能量密度和脉冲时间达到控制掺杂深度的目的。 集成电路制造中有哪几种常见的扩散工艺？各有什么优缺点？ 扩散工艺分类：按原始杂质源在室温下的相态分类，可分为固态源扩散，液态源扩散和气态源扩散。 固态源扩散 (1). 开管扩散? 优点：开管扩散的重复性和稳定性都很好。 (2). 箱法扩散优点；箱法扩散的硅表面浓度基本由扩散温度下杂质在硅中的固溶度决定，均匀性较好。 (3). 涂源法扩散缺点：这种扩散方法的表面浓度很难控制，而且又不均匀。 (4). 杂质源也可以采用化学气相淀积法淀积，这种方法的均匀性、重复性都很好，还可以把片子排列很密，从而提高生产效率，其缺点是多了一道工序。 液态源扩散液态源扩散优点：系统简单，操作方便，成本低，效率高，重复性和均匀性都很好。扩散过程中应准确控制炉温、扩散时间、气体流量和源温等。源瓶的密封性要好，扩散系统不能漏气。 气态源扩散气态杂质源多为杂质的氢化物或者卤化物，这些气体的毒性很大，且易燃易爆，操作上要十分小心。 快速气相掺杂(RVD) 气体浸没激光掺杂(GILD) 杂质原子的扩散方式有哪几种？它们各自发生的条件是什么？从原子扩散的角度举例说明氧化增强扩散和氧化阻滞扩散的机理。 ①交换式：两相邻原子由于有足够高的能量，互相交换位置。 ②空位式：由于有晶格空位，相邻原子能移动过来。 ③填隙式：在空隙中的原子挤开晶格原子后占据其位，被挤出的原子再去挤出其他原子。 ④在空隙中的原子在晶体的原子间隙中快速移动一段距离后，最终或占据空位，或挤出晶格上原子占据其位。 以上几种形式主要分成两大类：①替位式扩散；②填隙式扩散。 替位式扩散 如果替位杂质的近邻没有空位．则替位杂质要运动到近邻晶格位置上，就必须通过互相换位才能实现。这种换位会引起周围晶格发生很大的畸变，需要相当大的能量，因此只有当替位杂质的近邻晶格上出现空位，替位式扩散才比较容易发生。 填隙型扩散? 挤出机制：杂质在运动过程中 “踢出”晶格位置上的硅原子进入晶格位置，成为替位杂质，被“踢出”硅原子变为间隙原子； Frank-Turnbull机制：也可能被 “踢出”的杂质以间隙方式进行扩散运动。当它遇到空位时可被俘获，成为替位杂质。 写出菲克第一定律和第二定律的表达式，并解释其含义。 费克第一定律:C 杂质浓度; D 扩散系数(单位为cm2/s) J 材料净流量（单位时间内流过单位面积的原子个数） 解释：如果在一个有限的基体中杂质浓度C(x, t)存在梯度分布，则杂质将会产生扩散运动，杂质的扩散流密度J 正比于杂质浓度梯度?C/?x，比例系数D定义为杂质在基体中的扩散系数。 杂质的扩散方向是使杂质浓度梯度变小。如果扩散时间足够长，则杂质分布逐渐变得均匀。 当浓度梯度变小时，扩散减缓。 D依赖于扩散温度、杂质的类型以及杂质浓度等。 菲克第二定律:，假设扩散系数D为常数→ 以 P2O5为例，多晶硅中杂质扩散的方式及分布情况。 在多晶硅薄膜