10、扩散--半导体工艺原理答案
习题解答一、预淀积
二、求余误差分布和高斯分布
三、单晶生长方法？区别？
CZ法特点：
低功率IC的主要原料。
占有～80％的市场。
制备成本较低。
硅片含氧量高。
区熔法（Floating Zone method）特点：
硅片含氧量低、纯度高。
主要用于高功率IC。
制备成本比CZ法高。
难生长大直径硅晶棒。
低阻值硅晶棒、掺杂均匀度较差。
CZ法：
成本低、可做大尺寸晶锭、材料可重复使用更受欢迎
FZ法：
纯度高、成本高、小尺寸晶锭主要用在功率器件
四、晶体缺陷？分类
晶体缺陷(微缺陷) 是指任何妨碍单位晶胞在晶体中重复性地出现。
晶体缺陷依其形式可分为3大类：
五、扩散工艺参数
(1).结深：当用与衬底导电类型相反的杂质进行扩散时，在硅片内扩散杂质浓度与衬底原有杂质浓度相等的地方就
形成了pn结，结距扩散表面的距离叫结深。
(2).薄层电阻Rs（方块电阻）
(3).表面浓度：扩散层表面的杂质浓度。
扩散工艺知识
第三章 扩散工艺 在前面“材料工艺”一章，我们就曾经讲过一种叫“三重扩散”的工艺，那是对衬底而言相同导电类型杂质扩散。这样的同质高浓度扩散，在晶体管制造中还常用来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。除了改变杂质浓度，扩散的另一个也是更主要的一个作用，是在硅平面工艺中用来改变导电类型，制造PN 结。 第一节 扩散原理 扩散是一种普通的自然现象，有浓度梯度就有扩散。扩散运动是微观粒子原子或分子热运动的统计结果。在一定温度下杂质原子具有一定的能量，能够克服某种阻力进入半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。 一．扩散定义 在高温条件下，利用物质从高浓度向低浓度运动的特性，将杂质原子以一定的可控性掺入到半导体中，改变半导体基片或已扩散过的区域的导电类型或表面杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散工艺。 二．扩散机构 杂质向半导体扩散主要以两种形式进行： 1．替位式扩散 一定温度下构成晶体的原子围绕着自己的平衡位置不停地运动。其中总有一些原子振动得较厉害，有足够的能量克服周围原子对它的束缚，跑到其它地方，而在原处留下一个“空位”。这时如有杂质原子进来，就会沿着这些空位进行扩散，这叫替位式扩散。硼（B ）、磷（P ）、砷（As ）等属此种扩散。 2．间隙式扩散 构成晶体的原子间往往存在着很大间隙，有些杂质原子进入晶体后，就从这个原子间隙进入到另一个原子间隙，逐次跳跃前进。这种扩散称间隙式扩散。金、铜、银等属此种扩散。 三． 扩散方程 扩散运动总是从浓度高处向浓度低处移动。运动的快慢与温度、浓度梯度等有关。其运动规律可用扩散方程表示，具体数学表达式为： N D t N 2?=?? （3-1） 在一维情况下，即为： 22x N D t N ??=?? （3-2） 式中：D 为扩散系数，是描述杂质扩散运动快慢的一种物理量； N 为杂质浓度； t 为扩散时间； x 为扩散到硅中的距离。 四．扩散系数 杂质原子扩散的速度同扩散杂质的种类和扩散温度有关。为了定量描述杂质扩散速度，引入扩散系数D 这个物理量，D 越大扩散越快。其表达式为： KT E e D D ?-=0 （3-3）
《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届
赣 南 师 范 学 院 第1页 共2页 2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷） 开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟 注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线； 2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线； 3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。 一、填空题（共30分，每空1分） 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01 ()1exp() F f E E E k T = -+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布 0()F E E k T B f E e --= 前者受泡利不相容原理的限制 4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载 流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比 平衡时的少数载流子浓度大得多 5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁 带的能级（复合中心）进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能 6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高 扩散 扩散 漂移 漂移 二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分） 一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2 i np n =，所以 22i n p i n nq q n n σμμ=+≥= 根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2 i p n q n μ时，上式取等。 解得：1/2 ( )p i n n n μμ=，即此时电导率σ最小。 相应地，此时21/2 ()i n i p n p n n μ μ== （ 2）对本征Ge ： 13 19 2() 2.510 1.610 (19003800)2.2810(/) i i n p n q S cm σμμ--=+ =????+ =? 在最小电导率条件下： min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =???? =2.12?10() （3）当材料的电导率等于本征电导率时，有： 00()n p i n p n q p q n q μ μμμ+=+ 即：2 00 ()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+ 整理得:2 2 00()0n i n p i p n n n n μμμμ-++= 解得:0n n = 带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或
扩散原理及技术介绍
扩散原理及技术介绍 袁泽锐 2011.01.17
主要内容 扩散的微观规律 扩散的宏观规律 扩散对电性能的影响 扩散对晶体缺陷的影响 2
一、扩散的微观规律 扩散和布朗运动 扩散机制 晶体中的扩散 晶格原子的扩散 影响扩散系数的因素 3
1.1 扩散和布朗运动 布朗运动又称热运动，不仅在气体和液体中有，在固体中也同样存在；在固体中原子不断地从一个平衡位置跃迁到另一个平衡位置。例如，1223K时碳原子在 γ-Fe中每秒钟要跃迁1010次。 在晶格中原子每次跃迁的距离就是该方向上的原子间距a。一个原子经过多次跃迁才出现一个净位移，如下图所示。但单位时间内原子跃迁的次数愈多造成较大净位移的可能性愈大，或者说回到原来位置的可能性愈小。 所以可以认为单位时间内的净位移愈大，表征布朗运动愈 强烈。这种净位移的大小与浓度梯度的存在与否无关。没 有浓度梯度时原子的布朗运动照样存在，只是不出现定向 扩散流。 4
5 平均平方位移 各原子净位移，从统计观点看，由于有正有负，加起来为零。为了表征布朗运动的强弱，特引入平均平方位移。 平均平方位移的计算方法为：把每个杂质原子净位移的平方加起来再除以杂质原子总数。表示如下： 2222 12N X X X X N +++= 每个杂质原子平方位移和每次跃迁的关系式为： ()1 2 22121 11 2n n n i n j j k j j k j X s s s s s s ?===+=+++=+∑∑ ∑ 上式中，不可能为零，所以n 愈大，愈大，即的大小反映了布朗 运动的强弱。 2j s 2i X 2 X
硼磷扩散原理以及过程
一、硼扩散工艺原理（液态源） 目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。 B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH） B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C 2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B 硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。 二、硼扩散装置： 硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。 一、磷扩散工艺原理 5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O5 2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P 4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl2 4PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2 磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。 二、磷扩散装置
磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。 源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。 2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl 发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。 一、磷沉积工艺条件： 炉温：1050℃ 气体流量：小N2为20～80ml/分小O2为20～40ml/分大N2为500ml/分 源温：0℃ 二、磷再分布工艺条件： 炉温：950℃～1000℃O2流量：500ml/分水温：95℃ 三、高温短时间磷扩散： 1、磷预沉积： 炉温：1200℃扩散源：POCl3 大N2流量300ml/分 小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分 扩散时间：4～5分钟（通源）+3分钟（关源） 2、磷再分布（三次氧化） 炉温：900℃O2流量：500ml/分 氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2） 四、HCl抛光： 当炉温1180℃时，HCl/N2=1.1%，N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。 五、磷合金工艺文件：合金温度：500℃～570℃，合金时间：10～20分钟。
半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全)
常用术语翻译 active region 有源区 2.active ponent有源器件 3.Anneal退火 4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积 5.BEOL（生产线）后端工序 6.BiCMOS双极CMOS 7.bonding wire 焊线，引线 8.BPSG 硼磷硅玻璃 9.channel length沟道长度 10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积 11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化 12.damascene 大马士革工艺 13.deposition淀积 14.diffusion 扩散 15.dopant concentration掺杂浓度 16.dry oxidation 干法氧化 17.epitaxial layer 外延层 18.etch rate 刻蚀速率 19.fabrication制造 20.gate oxide 栅氧化硅 21.IC reliability 集成电路可靠性 22.interlayer dielectric 层间介质（ILD） 23.ion implanter 离子注入机 24.magnetron sputtering 磁控溅射 25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积 26.pc board 印刷电路板 27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD 28.polish 抛光 29.RF sputtering 射频溅射 30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）
(完整word版)化学工艺学
化学工艺学 第一章 1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？ 答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。 2现代化学工业的特点？ 答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。 1. 生产磷肥的方法是哪两类？ 答：生产磷肥的两种方法是： （1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，（2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。 2、石油的主要组成是什么？ 答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。 第二章 1.化工生产过程包括哪些？ 答：化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制。 2、化工生产过程的定义及工艺流程图是什么？ 答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。工艺流程多采用图示方法来表达，称为工艺流程图。 5、进行工艺流程设计常用的三种方法是什么？
扩散工艺
扩散工艺培训----主要设备、热氧化、扩散、合金
前言： 扩散部按车间划分主要由扩散区域及注入区域组成，其中扩散区域又分扩散老区和扩散新区。扩散区域按工艺分，主要有热氧化、扩散、LPCVD、合金、清洗、沾污测试等六大工艺。本文主要介绍热氧化、扩散及合金工艺。 目录 第一章：扩散区域设备简介…………………………………… 第二章：氧化工艺 第三章：扩散工艺 第四章：合金工艺
第一章：扩散部扩散区域工艺设备简介 炉管设备外观： 扩散区域的工艺、设备主要可以分为： 炉管：负责高温作业，可分为以下几个部分： 组成部分功能 控制柜→对设备的运行进行统一控制； 装舟台：→园片放置的区域，由控制柜控制运行 炉体：→对园片进行高温作业的区域，由控制柜控制升降温 源柜：→供应源、气的区域，由控制柜控制气体阀门的开关。FSI：负责炉前清洗。
第二章：热氧化工艺 热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。 2. 1氧化层的作用 2．1．1用于杂质选择扩散的掩蔽膜 常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。 1960年二氧化硅就已被用作晶体管选择扩散的掩蔽膜，从而导致了硅平面工艺的诞生，开创了半导体制造技术的新阶段。同时二氧化硅也可在注入工艺中，作为选择注入的掩蔽膜。作为掩蔽膜时，一定要保证足够厚的厚度，杂质在二氧化硅中的扩散或穿透深度必须要小于二氧化硅的厚度，并有一定的余量，以防止可能出现的工艺波动影响掩蔽效果。 2．1. 2缓冲介质层 其一：硅与氮化硅的应力较大，因此在两层之间生长一层氧化层，以缓冲两者之间的应力，如二次氧化；其二：也可作为注入缓冲介质，以减少注入对器件表面的损伤。 2．1．3电容的介质材料 电容的计算公式： C=ε0*εr *S/d ε0：真空介质常数 εr ：相对介电常数 S ：电容区面积 D ：介质层厚度 P-Well SiO 2 Si 3N 4
半导体物理期末试卷(含部分答案
一、填空题 1．纯净半导体Si 中掺错误！未找到引用源。族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。 2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。 3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？ 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。 4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 . 5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 q n n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。 6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。 7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。 8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。 10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。 11．指出下图各表示的是什么类型半导体？ 12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数，电子占据（E F +kT ）能级的几率 B 。 A ．等于空穴占据（E F +kT ）能级的几率 B ．等于空穴占据（E F －kT ）能级的几率 C ．大于电子占据E F 的几率 D ．大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C ．价带顶 D ．费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C ．经过一极小值趋近E i D ．经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定＿D ＿。 A ．不含施主杂质 B ．不含受主杂质 C ．不含任何杂质 D ．处于绝对零度
半导体器件原理简明教程习题答案
半导体器件原理简明教程习题答案 傅兴华 1.1 简述单晶、多晶、非晶体材料结构的基本特点. 解 整块固体材料中原子或分子的排列呈现严格一致周期性的称为单晶材料; 原子或分子的排列只在小范围呈现周期性而在大范围不具备周期性的是多晶材料; 原子或分子没有任何周期性的是非晶体材料. 1.6 什么是有效质量，根据E(k)平面上的的能带图定性判断硅鍺和砷化镓导带电子的迁移率的相对大小. 解 有效质量指的是对加速度的阻力.k E h m k ??=2 1*1 由能带图可知,Ge 与Si 为间接带隙半导体,Si 的Eg 比Ge 的Rg 大，所以Ge μ>Si μ.GaAs 为直接带隙半导体,它的跃迁不与晶格交换能量,所以相对来说GaAs μ>Ge μ>Si μ. 1.10 假定两种半导体除禁带宽度以外的其他性质相同,材料1的禁带宽度为1.1eV,材料2 的禁带宽度为 3.0eV,计算两种半导体材料的本征载流子浓度比值,哪一种半导体材料更适合制作高温环境下工作的器件? 解 本征载流子浓度:)exp( )( 1082.42 15 T dp dn i k Eg m m m n ?= Θ两种半导体除禁带以外的其他性质相同 ∴)9.1exp()exp()exp(0.31.121T k k k n n T T ==-- ΘT k 9.1>0 ∴21n n > ∴在高温环境下2n 更合适 1.11 在300K 下硅中电子浓度330102-?=cm n ,计算硅中空穴浓度0p ,画出半导体能带图, 判断该半导体是n 型还是p 型半导体. 解 3 173 21002 02 0010125.1102)105.1(p -?=??==→=cm n n n p n i i ∴>00n p Θ是p 型半导体 1.16 硅中受主杂质浓度为31710-cm ,计算在300K 下的载流子浓度0n 和0p ,计算费米能级相 对于本征费米能级的位置,画出能带图. 解 3 17010-==cm N p A 200i n p n = T=300K →3 10 105.1-?=cm n i 330 2 01025.2-?==∴cm p n n i 00n p >Θ ∴该半导体是p 型半导体 )105.110ln(0259.0)ln(10 17 0??==-i FP i n p KT E E
半导体工艺复习题剖析
填空20’ 简答20’ 判断10’ 综合50’ 第一单元 1.一定温度，杂质在晶体中具有最大平衡浓度，这一平衡浓度就称为什么？ 固溶度 2.按制备时有无使用坩埚分为两类，有坩埚分为？无坩埚分为？（P24） 有坩埚：直拉法、磁控直拉法 无坩埚：悬浮区熔法 3.外延工艺按方法可分为哪些？（P37） 气相外延、液相外延、固相外延和分子束外延 4.Wafer的中文含义是什么？目前常用的材料有哪两种？ 晶圆；硅和锗 5.自掺杂效应与互扩散效应（P47-48） 左图：自掺杂效应是指高温外延时，高掺杂衬底的杂质反扩散进入气相边界层，又从边界层扩散掺入外延层的现象。自掺杂效应是气相外延的本征效应，不可能完全避免。 自掺杂效应的影响： ○1改变外延层和衬底杂质浓度及分布 ○2对p/n或n/p硅外延，改变pn结位置 右图：互（外）扩散效应：指高温外延时，衬底中的杂质与外延层中的杂质互相扩散，引起
衬底与外延层界面附近的杂质浓度缓慢变化的现象。 不是本征效应，是杂质的固相扩散带来（低温减小、消失） 6.什么是外延层？为什么在硅片上使用外延层？ 1)在某种情况下，需要硅片有非常纯的与衬底有相同晶体结构的硅表面，还要保持对杂质类型和浓度的控制，通过外延技术在硅表面沉积一个新的满足上述要求的晶体膜层，该膜层称为外延层。 2)在硅片上使用外延层的原因是外延层在优化pn 结的击穿电压的同时降低了集电极电阻，在适中的电流强度下提高了器件速度。外延在CMOS 集成电路中变得重要起来，因为随着器件尺寸不断缩小它将闩锁效应降到最低。外延层通常是没有玷污的。 7.常用的半导体材料为何选择硅？ 1）硅的丰裕度。硅是地球上第二丰富的元素，占地壳成分的25%；经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。 2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。硅 1412℃>锗 937℃。 3）更宽的工作温度。用硅制造的半导体件可以用于比锗 更宽的温度范围，增加了半导体的应用范围和可靠性。 4）氧化硅的自然生成。氧化硅是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污；氧化硅具有与硅类似的机械特性，允许高温工艺而不会产生过度的硅片翘曲。 8.液相掺杂浓度计算（P29） 第二单元 1.二氧化硅结构中的氧原子可分为哪几种？（P66） 桥键氧原子和非桥键氧原子 2.SiO 2的掩蔽作用 硅衬底上的SiO2作掩膜要求杂质在SiO2层中的扩散深度X j 小于SiO2本身的厚度X SiO2 2 2j SiO SiO j 'j Si x D x x x D >=2Si SiO D 1D ?>
常用半导体器件
第4章常用半导体器件 本章要求了解PN结及其单向导电性，熟悉半导体二极管的伏安特性及其主要参数。理解稳压二极管的稳压特性。了解发光二极管、光电二极管、变容二极管。掌握半导体三极管的伏安特性及其主要参数。了解绝缘栅场效应晶体管的伏安特性及其主要参数。 本章内容目前使用得最广泛的是半导体器件——半导体二极管、稳压管、半导体三极管、绝缘栅场效应管等。本章介绍常用半导体器件的结构、工作原理、伏安特性、主要参数及简单应用。 本章学时6学时 4.1 PN结和半导体二极管 本节学时2学时 本节重点1、PN结的单向导电性； 2、半导体二极管的伏安特性； 3、半导体二极管的应用。 教学方法结合理论与实验，讲解PN结的单向导电性和半导体二极管的伏安特性，通过例题让学生掌握二半导体极管的应用。 4.1.1 PN结的单向导电性 1. N型半导体和Ｐ型半导体 在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 2.PN结的单向导电性 当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN结变窄,而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,视为截止(不导通)。 4.1.2 半导体二极管 1.结构 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。 2. 二极管的种类 按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种，点接触型二极管（一般为锗管）其特点是结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用高频电路的检波或小电流的整流，也可用作数字电路里的开关元件；面接触型二极管（一般为硅管）其特点是结面积大，结电容大，允许通过的电流较大，适用于低频整流；硅平面型二极管，结面积大的可用于大功率整流，结面积小的，适用于脉冲数字电路作开关管。
扩散工艺
扩散工艺培训 一、扩散目的 在P型衬底上扩散N型杂质形成PN结。达到合适的掺杂浓度ρ/方块电阻R□。即获得适合太阳能电池PN结需要的结深和扩散层方块电阻。 R□的定义：一个均匀导体的立方体电阻 ,长L，宽W，厚d R= ρ L / d W =(ρ/d) (L/W)此薄层的电阻与（L / W）成正比，比例系数为（ρ /d）。这个比例系数叫做方块电阻，用R□表示： R□ = ρ / d R = R□（L / W） L= W时R= R□，这时R□表示一个正方形薄层的电阻，与正方形边长大小无关。 单位Ω/□，方块电阻也称为薄层电阻Rs 在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻是反映扩散层质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一。 制造一个PN结并不是把两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。也就是晶体内部形成P型和N型半导体接触。 目前绝大部分的电池片的基本成分是硅，在拉棒铸锭时均匀的掺入了B(硼)，B原子最外层有三个电子，掺B的硅含有大量空穴，所以太阳能电池基片中的多数载流子是空穴，少数载流子是电子，是P型半导体.在扩散时扩入大量的P(磷)，P原子最外层有五个电子，掺入大量P的基片由P型半导体变为N型导电体，多数载流子为电子,少数载流子为空穴。 在P型区域和N型区域的交接区域，多数载流子相互吸引，漂移中和，最终在交接区域形成一个空间电荷区，内建电场区。在内建电场区电场方向是由N区指向P区。当入射光照射到电池片时，能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜进入硅中，在N区、耗尽区、P区激发出光生电子空穴对。光生电子空穴对在耗尽区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被进入N区，光生空穴则被推进P区。光生电子空穴对在N区产生以后,光生空穴便向PN结边界扩散，一旦到达PN结边界，便立即受到内建电场作用，被电场力牵引做漂移运动,越过耗尽区进入P区，光生电子(多子)则被留在N区。P区中的光生电子(少子)同样的先因为扩散，后因为漂移而进入N区，光生空穴(多子)则留在P区.在PN结的两侧形成了正负电荷的积累，产生了光生电压,这就是“光生伏特效应”。 二、太阳电池磷扩散方法 1、三氯氧磷（POCl3）液态源扩散（本公司现在采用的方法） 2、喷涂磷酸水溶液后链式扩散 3、丝网印刷磷浆料后链式扩散 三、磷扩散的基本原理 三氯氧磷（POCl3）在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下： 生成的五氧化二磷（P2O5）在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
扩散工艺-半导体制造
扩散工艺 前言： 扩散部按车间划分主要由扩散区域及注入区域组成，其中扩散区域又分扩散老区和扩散新区。扩散区域按工艺分，主要有热氧化、扩散、LPCVD、合金、清洗、沾污测试等六大工艺。本文主要介绍热氧化、扩散及合金工艺。 目录 第一章：扩散区域设备简介…………………………………… 第二章：氧化工艺 第三章：扩散工艺 第四章：合金工艺
第一章：扩散部扩散区域工艺设备简介 炉管设备外观： 扩散区域的工艺、设备主要可以分为： 炉管：负责高温作业，可分为以下几个部分： 组成部分功能 控制柜→对设备的运行进行统一控制； 装舟台：→园片放置的区域，由控制柜控制运行 炉体：→对园片进行高温作业的区域，由控制柜控制升降温 源柜：→供应源、气的区域，由控制柜控制气体阀门的开关。FSI：负责炉前清洗。
第二章：热氧化工艺 热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。 2. 1氧化层的作用 2．1．1用于杂质选择扩散的掩蔽膜 常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。 1960年二氧化硅就已被用作晶体管选择扩散的掩蔽膜，从而导致了硅平面工艺的诞生，开创了半导体制造技术的新阶段。同时二氧化硅也可在注入工艺中，作为选择注入的掩蔽膜。作为掩蔽膜时，一定要保证足够厚的厚度，杂质在二氧化硅中的扩散或穿透深度必须要小于二氧化硅的厚度，并有一定的余量，以防止可能出现的工艺波动影响掩蔽效果。 2．1. 2缓冲介质层 其一：硅与氮化硅的应力较大，因此在两层之间生长一层氧化层，以缓冲两者之间的应力，如二次氧化；其二：也可作为注入缓冲介质，以减少注入对器件表面的损伤。 2．1．3电容的介质材料 电容的计算公式： C=ε 0*εr *S/d ε0：真空介质常数 εr ：相对介电常数 S ：电容区面积 D ：介质层厚度 P-Well SiO 2 Si 3N 4
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理题库
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理 一、概述：脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO 2 烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物，化学吸收速率较快与扩散速率有关，又与化学反应速度有关，在吸收过程中被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡（液气比L/G，烟气和石灰石浆液的比），又服从于化学平衡（钙硫比Ca/S，二氧化硫与炭酸钙的化学反应）。 1、气相：烟气压力，烟气浊度，烟气中的二氧化硫含量，烟尘含量，烟气中的氧含量，烟气温度，烟气总量 2、液相：石灰石粉粒度，炭酸钙含量，黏土含量，与水的排比密度， 3、气液界面处：参加反应的主要是SO 2和HSO 3 －，它们与溶解了的CaCO 3 的反应 是瞬间进行的。 二、脱硫系统整个化学反应的过程简述： 1、 SO 2 在气流中的扩散， 2、扩散通过气膜 3、 SO 2 被水吸收，由气态转入溶液态，生成水化合物 4、 SO 2 水化合物和离子在液膜中扩散 5、石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相 6、中和（SO 2 水化合物与溶解的石灰石粉发生反应） 7、氧化反应 8、结晶分离，沉淀析出石膏， 三、烟气的成份：火力发电厂煤燃烧产生的污染物主要是飞灰、氮氧化物和二氧 化硫，使用静电除尘器可控制99%的飞灰污染。 四、二氧化硫的物理、化学性质： ①. 二氧化硫SO 2 的物理、化学性质：无色有刺激性气味的有毒气体。密度比空气大，易液化（沸点-10℃），易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能 溶解40体积的二氧化硫，成弱酸性。SO 2 为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性、
还原性、氧化性、漂白性。还原性更为突出，在潮湿的环境中对金属材料有腐蚀性，液体SO 2 无色透明，是良好的制冷剂和溶剂，还可作防腐剂和消毒剂及还原剂。 ②. 三氧化硫SO 3的物理、化学性质：由二氧化硫SO 2 催化氧化而得，无色易挥 发晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。SO 3为酸性氧化物，SO 3 极易溶于水，溶于 水生成硫酸H 2SO 4 ,同时放出大量的热， ③. 硫酸H 2SO 4 的物理、化学性质：二元强酸，纯硫酸为无色油状液体，凝固点 为10.4℃，沸点338℃，密度为1.84g/cm3,浓硫酸溶于水会放出大量的热，具有强氧化性（是强氧化剂）和吸水性，具有很强的腐蚀性和破坏性， 五、石灰石湿－石膏法脱硫化学反应的主要动力过程： 1、气相SO 2被液相吸收的反应：SO 2 经扩散作用从气相溶入液相中与水生成亚硫 酸H 2SO 3 亚硫酸迅速离解成亚硫酸氢根离子HSO 3 －和氢离子H＋，当PH值较高时， HSO 3二级电离才会生成较高浓度的SO 3 2－，要使SO 2 吸收不断进行下去，必须中和 电离产生的H＋，即降低吸收剂的酸度，碱性吸收剂的作用就是中和氢离子H＋当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸 度迅速提高，PH值迅速下降，当SO 2溶解达到饱和后，SO 2 的吸收就告停止，脱 硫效率迅速下降 2、吸收剂溶解和中和反应：固体CaCO 3的溶解和进入液相中的CaCO 3 的分解， 固体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中的H＋浓度（PH值）影响中和反应速度和Ca2+的氧化反应，以及其它一些化合物也会影响中和反应速度。Ca2+的形 成是一个关键步骤，因为SO 2正是通过Ca2+与SO 3 2-或与SO 4 2-化合而得以从溶液中 除去， 3、氧化反应：亚硫酸的氧化，SO 32－和HSO 3 －都是较强的还原剂，在痕量过渡金属 离子（如锰离子Mn2+）的催化作用下，液相中的溶解氧将它们氧化成SO 4 2－。反应的氧气来源于烟气中的过剩空气和喷入浆液池的氧化空气，烟气中洗脱的飞灰和石灰石的杂质提供了起催化作用的金属离子。 4、结晶析出：当中和反应产生的Ca2+、SO 32－以及氧化反应产生的SO 4 2－，达到一 定浓度时这三种离子组成的难溶性化合物就将从溶液中沉淀析出。沉淀产物： ①. 或者是半水亚硫酸钙CaSO 3·1/2H 2 O、亚硫酸钙和硫酸钙相结合的半水固溶 体、二水硫酸钙CaSO 4·2H 2 O。这是由于氧化不足而造成的，系统易产生硬垢。
半导体工艺半导体制造工艺试题库1 答案
一、填空题（每空1分，计31分） 1、工艺上用于四氯化硅的提纯方法有 吸附法 和 精馏法 。 2、在晶片表面图形形成过程中，一般通过腐蚀的方法将抗蚀膜图形转移到晶片上，腐蚀的方法有 湿法腐蚀 和 干法腐蚀 。 3、直拉法制备单晶硅的过程是：清洁处理——装炉——加热融化——拉晶，其中拉晶是最主要的工序，拉晶包括 下种 、 缩颈 、放肩、 等径生长 和收尾拉光等过程。 3、抛光是晶片表面主要的精细加工过程，抛光的主要方式有 化学抛光 、 机械抛光 和 化学机械抛光 。 4、掺杂技术包括有 热扩散 、 离子注入 、合金和中子嬗变等多种方法。 5、晶片中的锂、钠、钾等碱金属杂质，通常以 间隙式 （空位式或间隙式）扩散方式在晶片内部扩散，并且这类杂质通常称为 快扩散 （快扩散或慢扩散）杂质。 6、在有限表面源扩散中，其扩散后的杂质浓度分布函数符合 高斯分布函数 ； 而在恒定表面源扩散中，其扩散后的杂质浓度分布函数符合 余误差分布函数 。 7、在离子注入法的掺杂过程中，注入离子在非晶靶中的浓度分布函数满足对称的高斯分布，其浓度最大位于 R P 处。 8、在离子注入后，通常采用退火措施，可以消除由注入所产生的晶格损伤，常用的退火方式有 电子束退火 、 离子束退火 、 激光退火 。 9、根据分凝现象，若K 0＞1，则分凝后杂质集中在 尾部 （头部或尾部）；若K 0＜1，则杂质分凝后集中在 头部 （同上）。 10、把硅片置于氯化氢和氧气的混合气体中进行的氧化，称为 掺氯氧化 。 11、在二氧化硅的热氧化方法中，氧化速度最快的是 干氧氧化 方法。 12、氢氧合成氧化设备中，两个重要的保险装置是 氢气流量保险装置 和 温度保险装置 。 13、工艺中常用的测量二氧化硅厚度的方法有 比色法 和 椭圆偏振光法 。 14、固态源硼扩散中常用的硼源是 氮化硼 ，常用的液态磷源是 三氯氧磷 。 15、箱法扩散在工艺中重要用来进行TTL 电路 隐埋层 的锑扩散。 二、选择题（每题2分，单项多项均有，计12分） 1、 在SiO 2网络中，如果掺入了磷元素，能使网络结构变得更（ A ） （A ）疏松 （B ）紧密 （C ）视磷元素剂量而言 2、 在微电子加工环境中，进入洁净区的工作人员必须注意以下事项（A 、B 、C 、D ） （A ） 进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。 （B ） 进入洁净区前先在风淋室风淋30秒，然后才能进入。 （C ） 每周洗工作服，洗澡、理发、剪指甲，不用化妆品。 （D ） 与工作无关的纸张、书报等杂物不得带入。 3、离子注入设备的组成部分有（A 、B 、C 、D ） （A ）离子源 （B ）质量分析器 （C ）扫描器 （D ）电子蔟射器 4、CVD 淀积法的特点有（A 、C 、D ） （A ）淀积温度比较低 （B ）吸附不会影响淀积速度 （C ）淀积材料可以直接淀积在单晶基片上 （D ）样品本身不参与化学反应 5、 工艺中消除沟道效应的措施有（A 、B 、C 、D ） （A ）增大注入剂量 （B ）增大注入速度 （C ）增加靶温 （D ）通过淀积膜注入 6、液态源硼扩散所选用的硼源有（A 、B 、C ） （A ）硼酸三甲脂 （B ）硼酸三丙脂 （C ）三溴化硼 （D ）三氯氧磷 三、判断（每题1分，计10分） 1、Ⅰ号液是碱性过氧化氢清洗液。 （ R ） 2、筛选器是用来去除杂质离子的设备。 （ R ） 3、石墨基座的清洁处理，首先用王水煮沸，再用去离子水冲洗。 （ R ） 4、注入窗口中淀积的二氧化硅薄层是起退沟道的作用。 （ R ） 5、以一般能量注入的重离子，在进入靶片中，以电子阻挡为主。 （ F ） 6、硅烷热分解法淀积中，一旦源变成黄色就不能使用。 （ R ） 7、在二氧化硅氧化膜中，可动钠离子含量要求越高越好。 （ F ） 8、二氧化硅中的宏观缺陷是指用肉眼可以直接观察到的缺陷。 （ R ） 9、氮化硼（BN ）是常用的固态硼杂质扩散源。 （ R ） 10、用四探针法可以测试扩散后的结深。 （ R ） 四、名词解释（每题5分，计20分） 1、杂质分凝 答：杂质在晶体中有一定分布，在固态中和液态中的分布又不一样，在晶体提纯时，利用杂质在晶体固态和液态的分布不一样，进行提纯，将杂质集中在晶体的头部或尾部，达到提纯的 装 订 班级 姓名 学号 成绩 － 学年第 学期 半导 第 学期 半导体制造工艺 半 导体制造工艺
常用半导体器件
《模拟电子技术基础》 （教案与讲稿） 任课教师：谭华 院系：桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系 授课班级：2008电子信息专业本科1、2班 授课时间：2009年9月21日------2009年12月23日每周学时：4学时 授课教材：《模拟电子技术基础》（第4版） 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编 高教出版社 2009
第一章常用半导体器件 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。 （一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电 路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导 电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。
《半导体器件物理》试卷(一)答案[1](可编辑修改word版)
《半导体器件物理》试卷（一）标准答案及评分细则 一、填空（共32 分，每空 2 分） 1、PN 结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于扩 散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET 器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN 型BJT 中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI 器件可用标准的MOS 工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN 结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发 生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。 6、当MOSFET 进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因 有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。 二、简述（共18 分，每小题6 分） 1、Early 电压V A； 答案： 2、截止频率f T； 答案：截止频率即电流增益下降到 1 时所对应的频率值。
3、耗尽层宽度W。 答案：P 型材料和N 型材料接触后形成PN 结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。 三、分析（共20 分，每小题10 分） 1、对于PNP 型BJT 工作在正向有源区时载流子的输运情况； 答案：对于PNP 型晶体管,其发射区多数载流子空穴向集电区扩散,形成电流 I EP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的I B的主要部分，集 电极接收大部分空穴形成电流I CP，它是I C的主要部分。 2、热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相 应的I-V 特性曲线。（每个图2 分） 答案：热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布如下所示， 反向偏置后的能带图和相应的I-V 特性曲线如下所示。