IC工艺原理习题

第一章 外延思考题

1. 外延是在单晶衬底上生长一层单晶膜的技术。 2. 名词解释:

同质结外延：外延层和衬底为同种材料。也称子外延。 异质结外延：外延层和衬底是不同的材料。P2

正外延：在低阻衬底上外延高阻层（器件做在外延层上）； 反外延：在高阻衬底上外延低阻层（器件做在衬底上）； SOS：在绝缘的蓝宝石衬底上生长硅的特称； SOI结构：衬底为其他绝缘体时的名称

软误差：从封装材料中辐射出的a粒子进入衬底产生大量电子空穴对（约10^6量级），在低掺杂的MOS衬底中，电子空穴对可以扩散50um，易受到电场的作用进入有源区，引起器件误动作，这就是软误差。P14 3. 埋层外延中的图形漂移与滑移原因及解决办法。P13

双极电路衬底在外延前需做隐埋扩散。引起图形漂移与畸变的原因一般认为是在外延过程中，外延生长速率的差异所造成的，它与晶向、外延温度、生长速率、气相腐蚀、外延厚度、反应气体的种类等多种因素有关。 4. 分析外延中的自掺杂效应,讨论解决办法。

自掺杂效应也称无意掺杂，包括杂质外扩散、气相自残杂和系统污染三种。它的存在改变了界面附近外延层中的杂质浓度，产生了一个从衬底到外延层的杂质分布过渡区，从而限制了由掺杂控制所能生长的最小薄层厚度以及最低掺杂浓度。P8 尽量降低温度， 5. 分析外延中的可能产生的几种缺陷,讨论解决办法。P12

（1） 存在于衬底中并连续延伸到外延层中的位错 （2） 衬底表面析出的杂质或残留的氧化物，吸附的碳氧化物导致的层错； （3） 外延工艺引起的外延层中析出杂质； （4） 与工艺或表面加工（抛光面划痕、损伤），碳沾污等有关，形成的表面锥体缺陷 （5） 衬底堆垛层错的延伸 （6） 此外还有失配位错，外延层雾状表面等缺陷 6. 总结影响外延生长速率的几种因素,如何提高外延层质量。 7. 根据两种硅气相外延的原理，比较两种硅气相外延的特点。 8. 外延技术在双极及MOS电路的主要用途

第二章 氧化工艺

10001. 根据硅和二氧化硅的密度和分子量，说明生长厚度为x0的氧化层，计算要消耗厚度为___ x0的硅层，二氧化硅的密度用2.27g/cm3,硅的密度用2.33g/cm3，硅的原子量为28，氧的原子量为16。

选择题

10002. 氧化层厚度和氧化时间的关系式为x0=时，即?t?????A/4B, 则X0=

2?A?t???1?，请化简，当氧化时间很短?1?22?A/4B?

A.

B(t??) B. AB(t??) C.

2B(t??) D.2B(t??) A1

10004 .氧化层厚度和氧化时间的关系式为X0=

?A?t???1?，当氧化时间很短时，即?1?22?A/4B??t?????A2/4B，它属于（ ）

A. 表面反应控制 B. 扩散控制

10006在温度相同的情况下，制备相同厚度的氧化层，分别用干氧，湿氧和水汽氧化，哪个需要的时间最长？（ ）

A.干氧 B.湿氧 C.水汽氧化

10008. 二氧化硅膜能有效的对扩散杂质起掩蔽作用的基本条件有哪些______ 1．杂质在硅中的扩散系数大于在二氧化硅中的扩散系数 2．杂质在硅中的扩散系数小于在二氧化硅中的扩散系数 3．二氧化硅的厚度大于杂质在二氧化硅中的扩散深度 4．二氧化硅的厚度小于杂质在二氧化硅中的扩散深度 A．2,4 B.1,3 C.1,4 D.2,3

10010. 半导体器件生产中所制备的二氧化硅薄膜属于（ ） A．结晶形二氧化硅 B. 无定形二氧化硅

10011. 二氧化硅薄膜在半导体器件生产上的应用有：（ ） 1． 对杂质的掩蔽作用 2． 对器件表面的保护和钝化作用 3． 用于器件的电绝缘和电隔离 4． 作为电容器的介质材料 5． 作为MOS场效应晶体管的绝缘栅材料

A．1,2 B. 1,2,3 C. 1,2,4,5 D.1,2,3,4,5

10012. 扩散系数与下列哪些因素一定成增函数关系（ ） 1杂质的浓度梯度 2 温度

3 扩散过程的激活能 4 杂质的迁移率 A. 1,2 B. 2,3 C. 2,4 D.1,4 10013. 硅平面制造工艺的硼、磷扩散都属于_____ A. 代位式扩散 B.间隙式扩散

填空题:

20001. 在硅-二氧化硅系统中存在______电荷、可动电荷、界面态电荷和氧化层陷阱电荷。 20006. 温度是影响氧化速率的一个重要因素，温度越高，氧化速率越_____（大/小）。 20008. 在一定的氧化条件下，通过改变氧化剂分压可以改变氧化层生长速率，氧化剂分压越____（大/小），生长速率越慢。

20016. 清洗硅片所用的化学试剂、去离子水和生产工具、操作者的汗液及呼出的气体等是氧化层中的__离子的来源。

20017. 在用干涉法测量氧化层厚度时，光的波长为5400?，暗条纹数为6条，则氧化层厚度为________ ?.

30001. 某MOS管在1100℃下，用干氧制备栅氧化膜，时间为30min,A=0.09?m,B=4.5× 10-4?m2/min,?=4.56min,计算所生成的栅氧化层厚度_______?m.(保留两位有效数字)

30002. 氧化温度为1200℃，要求氧化层厚度为500nm,试求湿氧(水温95℃)需要____min(只保留整数)，已知A=0.05?m, B=1.2×10-2?m2/min,?=0。

30003. 氧化温度为1200℃，要求氧化层厚度为500nm,试求干氧需要____min(只保留整数)，已知干氧A=0.04?m, B=7.5×10-4?m2/min,?=1.62min。

30004. 氧化温度为1200℃，要求氧化层厚度为500nm,试求水汽氧化需要____min(只保留整数)，

2

已知干氧A=0.017?m, B=1.457×10-4?m2/min,?=0。

30005. 氧化温度为1100℃，先干氧10min ,再湿氧40min(T水=95℃)，再干氧10min,求总的氧化层厚度____?m。（答案保留两位有效数字）

已知：干氧A=0.09?m, B=4.5×10-4?m2/min,?=4.56min。 湿氧A=0.11?m, B=0.85×10-2?m2/min,?=0min。

30006. 已知3DK3开关管硼预淀积的温度为950℃，淀积时间共11分钟；硼再分布温度为1180℃，时间共40分钟。在扩散过程中，对硼起掩蔽作用所需最小SiO2层厚度为（ ）?。(只保留整数)（预淀积扩散系数为10-17厘米2/秒，1180℃下，扩散系数为4×10-15厘米2/秒） 30007. 3DK3开关管,基区硼扩散温度为1180℃，（硼的扩散系数为4×10-15厘米2/秒），时间为40分钟，发射区磷扩散温度为1050℃（硼的扩散系数为3×10-16厘米2/秒），

时间为25分钟，因此，在基区硼扩散和发射区磷扩散过程中，对硼起掩蔽作用的最小SiO2层厚度为（ ）?。(只保留整数)

30009. 某双极型晶体管制备SiO2膜时，先在1000℃下湿氧（T水=95℃）氧化60min,后来又在1200℃用湿氧（T水=95℃）氧化60min,求出两次氧化后所生成的氧化层总厚度（ ）?。(只保留整数)。 已知：

1000℃ 湿氧A=0.226?m,B=0.48×10-2?m2/min。?=0 1200℃ 湿氧A=0.050?m,B=1.2×10-2?m2/min。?=0

30010. 某一硅片上面已覆盖有0.2?m厚的SiO2层，现需要在1200℃下用干氧氧化法再生长0.1?m厚的氧化层，问干氧氧化的时间是（ ）min.已知： 干氧A=0.04?m,B=7.5×10-4?m2/min, ?=1.62min。

第三章 扩散工艺

10012. 扩散系数与下列哪些因素一定成增函数关系（ ）:1杂质的浓度梯度 2 温度 3 扩散过程的激活能 4 杂质的迁移率. A. 1,2 B. 2,3 C. 2,4 D.1,4

10013. 硅平面制造工艺的硼、磷扩散都属于_____ A.代位式扩散 B.间隙式扩散

10014. 下面哪个方程是扩散方程（ ） j??D??N B. j?D??N

?N(x,t)?2N(x,t)?N(x,t)?2N(x,t)??D?DC.

?t?x2?t?x210015. 以下过程不属于恒定表面源扩散的有（ ）。 隐埋扩散 B.隔离扩散的硼预淀积 C. 基

区扩散的硼预淀积 D.基区主扩散

10016. 下面选项属于预扩散的作用有（ ）。

A.调节表面浓度 B.控制进入硅表面内部的杂质总量 C. 控制结深 10017. 下面选项属于主扩散的作用有（ ）。

1.调节表面浓度 2.控制进入硅表面内部的杂质总量 3.控制结深 A. 1 B. 2 C . 3 D. 1,3

10018. 以下说法错误的是：（ ）

A. 扩散是微观粒子的一种热运动方式，运动结果使浓度分布趋于均匀。 B. 间隙式杂质从一个间隙到相邻位置的运动称为间隙式扩散。

C. 以间隙形式存在于硅中的杂质，主要是那些半径较小的杂质原子。替位式扩散就是替位杂质和近邻晶格位

置上的原子互换。

3

10019. 下面哪个条件不属于恒定表面源扩散（ ） A. N(0,t)?Ns B.N(x,t)dx?Q

0??C.N(?,t)?0 D.N(x,0)?0, x>0

10020. 预扩散是在较____ 温度下（与主扩散相比），采用____扩散方式，在硅片表面扩散一层数量一定，按_____ 形式分布的杂质。（ ）

A．高、恒定表面源、余误差函数 B．高、有限表面源、高斯函数 C．低、恒定表面源、余误差函数 D．高、有限表面源、余误差函数 10021. 下面对扩散层薄层电阻的说法错误的是（ ）

A. 薄层电阻就是表面为正方形、厚度为Xj的半导体薄层在电流方向所呈现的电阻 B. Rs??/Xj,?就是扩散表面杂质的电阻率。

C. 扩散层薄层电阻反映了扩散到半导体内部的杂质总量。 D. 扩散层薄层电阻Rs仅与扩散层厚度和平均电阻率有关。 10022. 以下说法错误的是（ ）

A． 采用恒定表面源扩散可以比较准确地控制扩入硅片表面的杂质总量和获得高的表面浓度。 B． 采用恒定表面源扩散可以获得任意控制的表面浓度。 C． 有限表面源扩散的杂质分布为

Qx2N(x,t)?exp(?),在扩散过程中Q为常量。

4Dt?DtD． 有限表面源扩散，当温度保持恒定，随着扩散时间的增加，杂质扩散深度增大，表面杂质浓度不断下降。

10023. 结深表达式可统一写成：Xj?ADt，对于恒定表面源扩散，A=（ ）

NA．2erfc(B?1N) B．2(lnS)2 NSNB110024. 结深表达式可统一写成：Xj?ADt，

N对于有限表面源扩散，A=（ ） A．2erfc(B?1N) B．2(lnS)2 NSNB110025. 如果用脚码“1”表示预扩散有关参数，用脚码“2”表示主扩散有关参数，则当D1t1>>D2t2时，杂质分布为：（ ）

A．高斯分布 B. 余误差分布 C．Smith分布

10026. 如果用脚码“1”表示预扩散有关参数，用脚码“2”表示主扩散有关参数，则当D1t1<

A．高斯分布 B. 余误差分布 C．Smith分布 填空题：

20018. 扩散只用于浅结扩散______(对/错)

20019. 扩散法与合金法相比，它重复性好，均匀性好，适合大量、成批的连续生产 ____（对/错）。

20020. 扩散多在__（高/低）温下进行.

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20021. 杂质原子（或离子）在半导体晶片中的扩散机构比较复杂，但主要可分为两种机构:_______式扩散和间隙式扩散。

20022. 杂质原子（或离子）在半导体晶片中的扩散机构比较复杂，但主要可分为两种机构:代位式扩散和_____式扩散。

20023. 恒定表面源扩散的杂质分布服从_______分布。 2024. 有限表面源扩散的杂质分布服从_____分布。

20025. 恒定表面源扩散表面浓度Ns的值主要与不同杂质在硅内的____有关 2026. 占据晶格间隙的杂质称为____式杂质。

2027. 占据晶格位置的外来原子称为_____式杂质。 20028. 恒定表面源扩散的杂质分布为N(x,t)?Ns?erfc(x其中Ns近似为扩散杂质在扩)，

2Dt散温度下的固溶度，因此可以通过改变温度来达到控制硅片表面浓度Ns的目的。这种说法______(对/错)。

20029. 结深的测量方法有_____法、磨槽法、光干涉法 20030. 结深的测量方法有磨角法、____法、光干涉法。 20031. 结深的测量方法有磨角法、磨槽法、______法。 计算题

30006. 已知3DK3开关管硼预淀积的温度为950℃，淀积时间共11分钟；硼再分布温度为1180℃，时间共40分钟。在扩散过程中，对硼起掩蔽作用所需最小SiO2层厚度为（ ）?。(只保留整数)（预淀积扩散系数为10-17厘米2/秒，1180℃下，扩散系数为4×10-15厘米2/秒）

30007. 某npn硅晶体管在1200℃下进行基区氧化，氧化过程为:15min干氧+45min湿氧（TH2O=95℃）+15min干氧，求所生成的SiO2层厚度（ ）?。(只保留整数)（已知：干氧A=0.04?m,B=7.5×10-4?m2/min, ?=1.62min。湿氧A=0.05?m, B=1.2×10-2?m2/min.) 30008. 某npn硅晶体管在1200℃下进行基区氧化，氧化过程为:

15min干氧+45min湿氧（TH2O=95℃）+15min干氧，求所生成的SiO2层厚度（ ）?。(只保留整数)（已知：干氧A=0.04?m,B=7.5×10-4?m2/min, ?=1.62min。湿氧A=0.05?m, B=1.2×10-2?m2/min.)

30009. 某双极型晶体管制备SiO2膜时，先在1000℃下湿氧（T水=95℃）氧化60min,后来又在1200℃用湿氧（T水=95℃）氧化60min,求出两次氧化后所生成的氧化层总厚度（ ）?。(只保留整数)。 已知： 1000℃ 湿氧A=0.226?m,B=0.48×10-2?m2/min。?=0， 1200℃ 湿氧A=0.050?m,B=1.2×10-2?m2/min。?=0，

30010. 某一硅片上面已覆盖有0.2?m厚的SiO2层，现需要在1200℃下用干氧氧化法再生长0.1?m厚的氧化层，问干氧氧化的时间是（ ）min.已知：干氧A=0.04?m,B=7.5×10-4?m2/min,

?=1.62min。

30011. 已知N-Si衬底NB=1015cm-3,在1150℃作硼再分布扩散后测得Xj=2.5μm,NS=2×1019cm-3,D=6×10-13 cm2/s由NS/NB求得A=6.3,求扩散时间t=_____min.(只保留整数部分) 30012. 已知N-Si衬底NB=1015cm-3，硼预扩散温度为1000℃，D=2×10-14cm2/s ,时间为20min,Ns=4×1020cm-3,由NS/NB求得A=6.5,求通过单位表面积扩散到硅片内部得杂质总量Q=_____×1015cm-2.(答案保留三位有效数字) 30013. 已知N-Si衬底NB=1015cm-3，硼预扩散温度为1000℃，D=2×10-14cm2/s ,时间为20min,Ns=4×1020cm-3,由NS/NB求得A=6.5,求结深为_____μm(答案保留两位有效数字)

30014. 某数字集成电路的埋层采用锑源箱法扩散，扩散温度为1200℃，扩散时间为2小时，试求n+埋层的厚度为_____μm。已知Ns=6.4×1019cm-3, NB=2×1015cm-3，D=3×

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