集成电路制造技术-原理与工艺 课后习题答案.doc
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1、.第一单元:3.比较硅单晶锭CZ,MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。答:CZ直拉法工艺成熟,可拉出大直径硅棒,是目前采用最多的硅棒生产方法。但直拉法中会使用到坩埚,而坩埚的使用会带来污染。同时在坩埚中,会有自然对流存在,导致生长条纹和氧的引入。直拉法生长多是采用液相掺杂,受杂质分凝、杂质蒸发,以及坩埚污染影响大,因此,直拉法生长的单晶硅掺杂浓度的均匀性较差。MCZ磁控直拉法,在CZ法单晶炉上加一强磁场,高传导熔体硅的流动因切割磁力线而产生洛仑兹力,这相当于增强了熔体的粘性,熔体对流受阻。能生长无氧、均匀好的大直径单晶硅棒。设备较直拉法设备复杂得多,造价也高得多,强磁场的存在使得生产成本也大幅提
2、高。 FZ悬浮区熔法,多晶与单晶均由夹具夹着,由高频加热器产生一悬浮的溶区,多晶硅连续通过熔区熔融,在熔区与单晶接触的界面处生长单晶。与直拉法相比,去掉了坩埚,没有坩埚的污染,因此能生长出无氧的,纯度更高的单晶硅棒。 6.硅气相外延工艺采用的衬底不是准确的晶向,通常偏离100或111等晶向一个小角度,为什么?答:在外延生长过程中,外延气体进入反应器,气体中的反应剂气相输运到衬底,在高温衬底上发生化学反应,生成的外延物质沿着衬底晶向规则地排列,生长出外延层。气相外延是由外延气体的气相质量传递和表面外延两个过程完成的。 表面外延过程实质上包含了吸附、分解、迁移、解吸这几个环节,表面过程表明外延生长
3、是横向进行的,是在衬底台阶的结点位置发生的。因此,在将硅锭切片制备外延衬底时,一般硅片都应偏离主晶面一个小角度。目的是为了得到原子层台阶和结点位置,以利于表面外延生长。 7. 外延层杂质的分布主要受哪几种因素影响?答:杂质掺杂效率不仅依赖于外延温度、生长速率、气流中掺杂剂的摩尔分数、反应室的几何形状等因素,还依赖于掺杂剂自身的特性。另外,影响掺杂效率的因素还有衬底的取向和外延层结晶质量。硅的气相外延工艺中,在外延过程中,衬底和外延层之间存在杂质交换现象,即会出现杂质的再分布现象,主要有自掺杂效应和互扩散效应两种现象引起。精品.8.异质外延对衬底和外延层有什么要求?答:1.衬底与外延层不发生化学
4、反应,不发生大量的相互溶解现象;2.衬底与外延层热力学参数相匹配,即热膨胀系数接近。以避免外延层由生长温度冷却至室温时,产生残余热应力,界面位错,甚至外延层破裂。3.衬底与外延层晶格参数相匹配,即晶体结构,晶格常数接近,以避免晶格参数不匹配引起的外延层与衬底接触的界面晶格缺陷多和应力大的现象。10.比较分子束外延(MBE)生长硅与气相外延(VPE)生长硅的优缺点。答:MBE的特点:超高真空度达10-910-11Torr ,外延过程污染少,外延层洁净。温度低,(100)Si 最低外延温度470K,所以无杂质的再分布现象。外延分子由喷射炉喷出,速率可调,易于控制,可瞬间开/停,能生长极薄外延层,厚
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