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1、微电子作业题目微电子技术习题2017.12.12 整理第二章半导体衬底习题3.将 30%硅和 70%锗的混合物加热到 1100，如果材料处于热平衡态，熔 融部分中硅的浓度是多少？在什么温度下，材料全部熔化？将样品升温到 1300，然后慢慢降温， 回到 1100，此时固态的部分中硅的浓度是多少？9. 直拉硅晶锭中温度梯度为 100/cm，计算最大的拉速？11.用直拉工艺从熔料中拉出掺硼的硅单晶锭，切割晶锭以获得圆片，在晶 锭顶端切下的圆片， 硼浓度为 31015cm-3。当熔料中的 90%已经结晶， 剩下 10%开始生长时， 所对应的晶锭上的该位置处切下的圆片， 硼浓度是多少？12.硅熔料含 0

2、.1%原子百分比的磷，假定溶液总是均匀混合的，计算当晶 体拉出 10%， 50%， 90%时的掺杂浓度？13.从含有 0.01%磷的熔料中拉制硅单晶锭。（a）求晶锭顶端（ x=0 处）的磷的浓度。（b）如果锭长 1m，截面均匀，在何处（ x 为何值时）磷的浓度是晶锭顶 端处的 2 倍？（c）考虑熔料同时也含有镓（也是硅中的 P 型掺杂杂质，但不常用）的 情况。在晶锭顶端（ x=0 处）镓的浓度与磷的浓度相等，如果在晶锭中点 （ x=0.5cm处）镓的浓度是磷的 2 倍，镓的分凝系数是多大？第三章扩散习题1.假设你被要求去测量一种施主杂质在一种新的元素半导体材料中的扩散 率，你需要测量哪些常数？

3、你需要做哪些实验？讨论你在测量化学杂质分 布和载流子分布时所采用的测量技术。你可能会遇到哪些问题？ 3. 利用包括电荷效应的 Fair 空位模型，计算 1000时砷在硅中的扩散率。 砷的浓度分别为（ a） 11015cm-3 （b）11021cm-3提示：在两种掺杂浓度条件下， 载流子浓度（n）都不等于杂质浓度 （C） 6. 在 GaAs 片上面生长一层 10 ? 的均匀掺硫（ S）的薄层。这层的掺杂浓 度为 1018cm-3.圆片覆盖一层 Si3N4,以防止任何外扩散，然后在 950下对圆 片退火 60 分钟。忽略所有的重掺杂效应。（a）退火后表面的浓度是多少？（b）浓度等于 1014cm-

4、3 时的深度为多少？第四章热氧化习题1.某些工艺需要 1000 ? 的栅氧化层。已经确定要在 1000下进行干氧氧 化。如果没有初始氧化层，氧化要做多长时间？氧化是处于线性区、抛物 线区或两者之间？2.如果氧化在湿氧气氛中进行，重复习题 1.3.决定在习题 1 的条件下，分两步生长氧化层。首先生长 1000 ? 氧化层， 然后，再氧化到 1000 ? 的总厚度。若氧化是在 1000干氧中进行，计算每 次氧化所需要的时间。第五章 离子注入习题1. 30keV、1012cm-2的 B11注入到硅中，（a）注入分布峰值的深度上多少？（b）峰值浓度是多少？（c）3000 ? （0.3 m）深处的浓度是

5、多少？（ d）尽管分布与（ a）和（b）的答案相符，但是却发现测量浓度比（ c）预 计的浓度大一个数量级。请给出一个可能的解释（假定测量值是正确） 。4.在注入机中，用如本章所述的质量分析器来引出所需的元素。假设引出 电压是 20keV，分析器曲率半径是 30cm，计算引出硅（质量为 28）所需的 磁场。请解释为什么当离子源室有机小的真空漏气时注入分布中会有 N2 存在。6. 一典型的强束流注入机工作束流为 2mA ，在一个 150mm 直径的圆片上 注入 O+，剂量为 11018cm-2，注入要多久时间？第六章 快速热处理 （略 ）第七章 光学光刻习题5.对于 100nm500nm 的投影对

6、准机，画出分辨率和聚焦深度与曝光波长 的函数关系，应用 K=0.75 NA=0.26 。在同一图上，再计算对于 NA=0.41 时 的这些函数关系。讨论这些曲线对要制造 0.5 m图形的技术人员有什么提 示？6.一台接近式对准机用于曝光 1m孔。间隙为 25m。 掩模与 g 线光源间 距为 0.5m，菲涅尔判据是否满足？在什么特征尺寸下， 此不等式不再适用？ 如与公式（ 7.16）预期的简单特征尺寸做比较，结果如何？7.如果光源用 i 线灯和 ArF 激光替代，重复题 6。8.一种特殊的光刻胶工艺可以分辨 MTF 0.3 的图形。用图 7.18 计算NA=0.4，S=0.5的 i 线对准机的最

7、小特征尺寸。第八章光刻胶习题1. 根据表 8.1所列的四种波长，计算 AZ-1450 的 CMTF。假定 NA=0.4，在 不同波长下使用该胶时，利用图 7.18 确定 S=0.5的光刻胶的最小特征尺寸 是多少？2.0.6 m厚的某种光刻胶层的 D0=40mJ/cm2，D100=85mJ/cm2（a）计算胶的对比度。（b）计算 CMTF 。（c）若较厚去掉一半， D100 减至 70mJ/cm2，而 D0不变。如若不改变胶的 工艺，可能获得的最大对比度是多少？8. 一台现代曝光机使用 248nm 曝光波长，空间相干系数为 0.75。其数值孔 径为 0.6。假如这台设备用来曝光对比度为 3.5

8、的胶，计算可分辨的最小尺 寸。单位：微米。10. 某大学实验室的 g 线（ 436nm）步进光刻机的最小特征尺寸是 0.8 m。 步进光刻机的 NA 为 0.45。（a）如果空间相干性（ S）为 0.5，计算胶工艺的 CMTF 。（b）如果实验室需要曝 0.5 m线条和间距，需要多大的 CMTF？对比度是 多少？第九章 非光学光刻技术 （略 ）第十章 真空科学与等离子体 （略 ）第十一章 刻蚀 习题1. 一种溶液的组成是 4 份 70%HNO3，4份 49%HF和 2份 HC2H3O2，现用 它来刻蚀硅。如果溶液保持在室温，你预期刻蚀速率是多少？如果溶液 保持有 2 份 HC2H3O2，并要达

9、到对硅 10m/min的刻蚀速率，这些同样 的化学物品应怎样配比？2. 现用湿法刻蚀在 700m厚的硅片上刻孔，所使用的溶液的组成是 2 份 HC2H3O2，2份 49.2%HF和 6份 69.5%HNO3。（a） 刻蚀需要多长时间？（b）如果是刻蚀时间是预计的 2 倍长，假设使用这些正常化学物品的初 始浓度，列举三种可能引起刻蚀速率明显减少的原因， 每一种情况 又如何解决？3.一刻蚀工程师仅有一可用的高压等离子刻蚀设备和离子铣设备，在下边 的应用中选用哪一种设备？要证明你的回答。（ a） 刻蚀 5000 ? 厚的多晶层，这层多晶充当一大面积电容的上电极， 电容介质上 50 ? 厚的二氧化硅。

10、（b）用开凹槽法形成 GaAs FET的沟道区，并要使刻蚀产生的损伤减少 到最小。（c） 在一厚的绝缘层上各向异性刻蚀一层薄的 YBa2Cu3O7层。附录 本课题可能需要的图表第二章半导体衬底表 2.1 硅中常见杂质的分凝系数AlAsBOPSb0.0020.30.80.250.350.023表 2.2 半导体的热与机械属性熔点()热导率 (W/cm.K)临界剪切应力 (MPa)Si14200.211.85Ge9600.170.70GaAs12380.070.40备注：附表 B.1 半导体与绝缘体的性质中，给出硅室温下的热导率为1.31(W/cm. ).第三章扩散习题第四章热氧化习题表 4.1 硅的氧化系数第五章 离子注入习题第七章 光学光刻习题第十一章 刻蚀 习题