1. 分別簡述RVD和GILD的原理，它們的優(yōu)缺點及應(yīng)用方向快速氣相摻雜(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速熱處理過程(RTP)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；同離子注入相比(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，其峰值處于表面處氣體浸沒激光摻雜(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用準分子激光器(308nm) 產(chǎn)生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脈沖(20-100ns)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)楣虘B(tài)結(jié)晶體的速度非常快在結(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)需要控制激光能量密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？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)源擴散固態(tài)源擴散(1). 開管擴散? 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 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 (3). 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，且易燃易爆，操作上要十分小心快速氣相摻雜(RVD)氣體浸沒激光摻雜(GILD)3. 雜質(zhì)原子的擴散方式有哪幾種？它們各自發(fā)生的條件是什么？從原子擴散的角度舉例說明氧化增強擴散和氧化阻滯擴散的機理①交換式：兩相鄰原子由于有足夠高的能量，互相交換位置②空位式：由于有晶格空位，相鄰原子能移動過來③填隙式：在空隙中的原子擠開晶格原子后占據(jù)其位，被擠出的原子再去擠出其他原子④在空隙中的原子在晶體的原子間隙中快速移動一段距離后，最終或占據(jù)空位，或擠出晶格上原子占據(jù)其位以上幾種形式主要分成兩大類：①替位式擴散；②填隙式擴散替位式擴散如果替位雜質(zhì)的近鄰沒有空位．則替位雜質(zhì)要運動到近鄰晶格位置上，就必須通過互相換位才能實現(xiàn)這種換位會引起周圍晶格發(fā)生很大的畸變，需要相當大的能量，因此只有當替位雜質(zhì)的近鄰晶格上出現(xiàn)空位，替位式擴散才比較容易發(fā)生填隙型擴散?擠出機制：雜質(zhì)在運動過程中 “踢出”晶格位置上的硅原子進入晶格位置，成為替位雜質(zhì)，被“踢出”硅原子變?yōu)殚g隙原子；Frank-Turnbull機制：也可能被 “踢出”的雜質(zhì)以間隙方式進行擴散運動。

當它遇到空位時可被俘獲，成為替位雜質(zhì)4. 寫出菲克第一定律和第二定律的表達式，并解釋其含義費克第一定律: C 雜質(zhì)濃度; D 擴散系數(shù)(單位為cm2/s)J 材料凈流量（單位時間內(nèi)流過單位面積的原子個數(shù)）解釋：如果在一個有限的基體中雜質(zhì)濃度C(x, t)存在梯度分布，則雜質(zhì)將會產(chǎn)生擴散運動，雜質(zhì)的擴散流密度J 正比于雜質(zhì)濃度梯度?C/?x，比例系數(shù)D定義為雜質(zhì)在基體中的擴散系數(shù)雜質(zhì)的擴散方向是使雜質(zhì)濃度梯度變小如果擴散時間足夠長，則雜質(zhì)分布逐漸變得均勻當濃度梯度變小時，擴散減緩D依賴于擴散溫度、雜質(zhì)的類型以及雜質(zhì)濃度等菲克第二定律: ，假設(shè)擴散系數(shù)D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 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，形成如圖A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B類分布③與晶粒間界擴散相比，晶粒內(nèi)的擴散可以忽略不計，因此形成如圖C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)，簡述這兩種擴散的特點恒定表面源擴散（預(yù)淀積擴散，predeposition）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)量也就越多如果擴散時間為t，那么通過單位表面積擴散到Si片內(nèi)部的雜質(zhì)數(shù)量Q(t)為： 恒定源擴散，其表面雜質(zhì)濃度Cs基本上由該雜質(zhì)在擴散溫度(900-1200℃)下的固溶度所決定，在900-1200℃范圍內(nèi)，固溶度隨溫度變化不大，很難通過改變溫度來達到控制表面濃度Cs的目的，這是該擴散方法的不足之處有限表面源擴散（推進擴散，drive-in）雜質(zhì)分布形式 散溫度相同時，擴散時間越長，雜質(zhì)擴散的越深，表面濃度越低擴散時間相同時，擴散溫度越高，雜質(zhì)擴散的越深，表面濃度下降越多與恒定表面源擴散不同，有限表面源擴散的表面濃度Cs隨時間而降低： 7. 什么是兩步擴散工藝，其兩步擴散的目的分別是什么？實際的擴散溫度一般為900-1200℃，在這個溫度范圍內(nèi)，雜質(zhì)在硅中的固溶度隨溫度變化不大，采用恒定表面源擴散很難通過改變溫度來控制表面濃度，而且很難得到低表面濃度的雜質(zhì)分布形式。

兩步擴散：采用兩種擴散結(jié)合的方式第一步稱為預(yù)擴散或者預(yù)淀積：在較低溫度下，采用恒定表面源擴散方式在硅片表面擴散一層數(shù)量一定，按余誤差函數(shù)形式分布的雜質(zhì)由于溫度較低，且時間較短，雜質(zhì)擴散的很淺，可認為雜質(zhì)是均勻分布在一薄層內(nèi)，目的是為了控制擴散雜質(zhì)的數(shù)量第二步稱為主擴散或者再分布：將由預(yù)擴散引入的雜質(zhì)作為擴散源，在較高溫度下進行擴散主擴散的目的是為了控制表面濃度和擴散深度兩步擴散后的雜質(zhì)最終分布形式： D預(yù)t預(yù)<

熱氧化法：Si與氧或水汽等氧化劑在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成SiO2熱氧化法制備SiO2的特點：具有很高的重復(fù)性和化學(xué)穩(wěn)定性，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不太受濕度和中等溫度熱處理的影響；降低Si表面的懸掛鍵，使表面態(tài)密度減??；很好地控制界面陷阱和固定電荷1).干氧氧化 在高溫下，氧氣與硅反應(yīng)生成SiO2氧化溫度為900-1200℃，為了防止外部氣體的玷污，爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)比一個大氣壓稍高些，可通過氣體流速來控制優(yōu)點：結(jié)構(gòu)致密、干燥、均勻性和重復(fù)性好，掩蔽能力強，與光刻膠黏附好，目前制備高質(zhì)量的SiO2薄膜基本上都是采用這種方法缺點：干氧氧化法的生長速率慢，所以經(jīng)常同濕氧氧化方法相結(jié)合生長SiO2 2).水汽氧化 在高溫下，硅與高純水產(chǎn)生的蒸氣反應(yīng)生成SiO2產(chǎn)生的H2分子沿Si-SiO2界面或者以擴散方式通過SiO2層“逃離” 因為水比氧氣在SiO2中有更高的擴散系數(shù)和大得多的溶解度，所以水汽氧化的生長速率一般比較高3). 濕氧氧化 濕氧氧化的氧化劑是通過高純水的氧氣，高純水一般被加熱到95℃左右通過高純水的氧氣攜帶一定水蒸氣，所以濕氧氧化的氧化劑既含有氧，又含有水汽 因此，SiO2的生長速率介于干氧和水汽氧化之間，與氧氣流量、水汽的含量有著密切關(guān)系。

如果水汽含量很少， SiO2的生長速率和質(zhì)量就越接近于干氧氧化的情況，反之，就越接近水汽氧化情況水汽含量與水溫和氧氣流量有關(guān)氧氣流量越大，水溫越高，則水汽含量就越大氫氣和氧氣，H2+O2→H2O采用高溫合成技術(shù)進行水汽氧化，在這種氧化系統(tǒng)中，氧化劑是由純氫和純氧直接反應(yīng)生成的水汽4).快速熱氧化工藝(RTO)制備深亞微米器件的柵極氧化層，非常薄<30?在實際生產(chǎn)中，根據(jù)要求選擇干氧氧化、水汽氧化或濕氧氧化對于制備較厚的SiO2層來說，往往采用的是干氧-濕氧-干氧相結(jié)合的氧化方式這種氧化方式既保證SiO2表面和Si-SiO2界面質(zhì)量，又解決了生長效率的問題10. 說明 SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并簡述結(jié)晶型 SiO2和無定形 SiO2的區(qū)別結(jié)晶形SiO2——由Si-O四面體在空間規(guī)則排列構(gòu)成每個頂角的O原子與兩個相鄰四面體中心的Si原子形成共價鍵無定形SiO2——Si-O四面體的空間排列沒有規(guī)律Si-O-Si鍵橋的角度不固定，在110-180°之間，峰值144°無定形SiO2的性質(zhì)：2 Si-O四面體在空間的排列無規(guī)則，大部分O與相鄰的兩個Si-O四面體的Si形成共價鍵（稱為橋鍵氧），也有一部分只與一個Si-O四面體的Si形成共價鍵（稱為非橋鍵氧）；2 無定形網(wǎng)絡(luò)疏松、不均勻、有孔洞，SiO2分子約占無定形網(wǎng)絡(luò)空間體積43%，密度2.15-2.25g/cm3，結(jié)晶形SiO2密度為2.65g/cm3；2 在無定形SiO2網(wǎng)絡(luò)中，氧的運動(1-2個Si-O鍵)比Si(4個Si-O鍵)容易；2 室溫下Si-O鍵以共價鍵為主，也含有離子鍵成份，隨溫度的升高，離子鍵成份比例增大。

2 密度：一般為2.20g/cm3（無定形，一般用稱量法測量）；2 折射率：是波長的函數(shù)，5500?左右時為1.46，密度較大則折射率較大；2 電阻率：高溫干氧氧化法制備的SiO2電阻率高達1016Ω·cm；2 介電強度：單位厚度的SiO2所能承受的最小擊穿電壓，與致密程度、均勻性、雜質(zhì)含量等因素有關(guān)，一般為106-107V/cm ；2 化學(xué)性質(zhì)：非常穩(wěn)定，室溫下只與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：。