02 第二章 加工环境和衬底制备.pptx

第1页：加工环境和衬底制备封面

微电子工艺学Microelectronic Processing第二章加工环境和衬底制备

第2页：微电子产业的特点之一

微电子产业的特点之一

高次品率影响成品率的因素：硅片直径、芯片尺寸、工艺成熟性、工艺步骤数以及晶体缺陷等。例：2英寸硅片，缺陷密度为D＝1/cm2加工10mm×10mm芯片，可加工数12，其中4个无缺陷，成品率33％；加工5mm×5mm芯片，可加工数57，其中41个无缺陷，成品率72％。提高成品率方法？

第3页：缩小线宽，减小芯片面积

缩小线宽，减小芯片面积

物理、技术＆成本的限制；致命缺陷数目增加。致命缺陷：位于器件关键部位并使器件产生致命性失效的缺陷。线宽减半，潜在危害的缺陷数目增加4～8倍降低缺陷密度：泊松模型：如芯片面积已知，根据泊松模型可计算出不同成品率所要求芯片的缺陷密度。例：芯片面积10cm2，成品率要求99％时，采用泊松模型计算的缺陷密度为：0.001个/cm2，意味着：三个12英寸（300mm）硅片上的致命缺陷数只允许有2个，这是非常高的洁净度要求。

第4页：缺陷

缺陷

可能引起产品失效的任何事物。不完善的工艺控制、可靠性问题、微粒以及制造环境中其他类型污染物都是缺陷的来源。缺陷从哪里来？系统缺陷:工艺错误、设备故障、工艺能力的局限性、起始材料的不纯和设计错误。随机缺陷：保护膜上的针孔、颗粒在硅片上的粘附、金属线的腐蚀等。缺陷在以下三个特定功能领域对工艺过程和器件产生影响：器件工艺成品率、器件效能、器件可靠性

第5页：成品率模型泊松模型（指数模型）

成品率模型泊松模型（指数模型）

假设整个硅片缺陷密度均匀，且硅片之间完全相同。适用于低密度的中等集成电路。墨菲模型：广泛应用的成品率预测模型。假设缺陷密度在硅片上和硅片之间都不相同，存在中央趋势：中心缺陷密度低，边缘缺陷密度高。是预测VLSI和ULSI成品率的优秀模型。Seed模型：也假设硅片上和硅片之间存在不同缺陷变化，适用于VLSI和ULSI技术的硅片。

第6页：成品率模型的有效性

成品率模型的有效性

成品率模型在模拟稳定的制作工艺时有效，这意味着随机缺陷造成的芯片失效是可以预测的。对于非随机缺陷（如芯片设计的修改）造成的芯片失效，这些模型是无法预测的。成品率模型的适用性：微电子制造领域实际使用的成品率模型很多，它们大多适用于特定公司的产品和制作工艺。开发精确的成品率模型是很多公司正在进行的工作。成品率管理：微电子制造的一个重要目标是减少缺陷，加快成品率斜线上升的速度，提高日益复杂的微电子器件的成品率。

第7页：每百分之一都有巨大价值百分之一成品率的价

每百分之一都有巨大价值百分之一成品率的价值是多少？

假如整个制造厂的平均成品率是70％假如制造厂芯片总收入是6亿美元成品率70％→71％意味着：多出1.4％的芯片，或每百分之一成品率的提升，增加840万美元的收益为减少缺陷和提高成品率，必须促进缺陷来源的探测、控制、减少、消除和预防。

第8页：微电子加工环境是指微电子产品在加工过程中

• 微电子加工环境是指微电子产品在加工过程中接触的除单晶材料、能源及加工技术之外的一切物质，如空气、水、化学试剂、加工所用气体、加工设备以及加工人员等。在高于ISO2级洁净室中：
• 装卸片时操作引起的污染：30％
• 操作者本人引起的污染：30％
• 设备引起的污染：25％
• 洁净室引起的污染：10％
• 其他引起的污染：5％

第9页：污染物

污染物

微电子制造过程中引入硅片的任何危害芯片成品率及电学性能的不希望存在的物质。包括微粒、金属离子、化学物质、细菌和静电微粒：微粒污染是成品率损失的较大贡献者，微粒大小要小于器件上最小特征尺寸的1/10每步每片上的颗粒数（PWP）：一道工序引入到硅片中的超过某一关键尺寸的颗粒数。颗粒检测广泛采用激光束扫描硅片表面以及检测颗粒散射的光强位置来进行。

第10页：金属离子

金属离子

可移动离子污染物（MIC）材料中以离子形态存在的金属离子，在半导体材料中有很强的可移动性。对芯片的危害即便器件通过了电性能测试并且运送出去，MIC仍可在器件中移动，影响电学性能和长期可靠性。MIC问题在MOS器件中表现最为严重，会造成：氧化物-多晶硅栅结构性缺陷、pn结漏电流增加、少数载流子寿命减少、阈值电压改变金属离子中，Na最常见、移动性最强，是控制的首要目标，必须≤1010atoms/cm2

第11页：金属离子的来源

金属离子的来源

化学溶液：存在于绝大部分化学物质中。微电子制造的各工序：离子注入造成的金属离子污染，在1012~1013atoms/cm2之间。化学品与传输管道和容器的反应：一氧化碳能与不锈钢中的镍、垫圈以及气体传输系统中的其它元件反应，生成镍的四羰基化物颗粒，分布在硅片表面。附着在硅片上的途径：¾与硅片表面的氢原子发生电荷交换而被束缚在硅片表面。这类金属杂质很难消除。¾硅片表面氧化时，金属杂质进入氧化层内。

第12页：化学物质

化学物质

工艺过程中所用到的化学试剂和水可能受到对芯片工艺产生影响的痕量物质的污染。它们可能导致晶片表面受到不需要的刻蚀，在器件表面生成无法去除的化合物，或者引起不均匀的工艺过程，是微电子工艺领域第三大主要污染物。细菌：在水的系统中或不定期清洗的表面生成的有机物。它一旦在器件上形成，会成为颗粒状污染物或给器件表面引入不希望见到的金属离子。静电：静电释放（ESD）也是一种污染，静电荷在两物体间未经控制地传递，可能损坏芯片。更重要的是，电荷积累产生的电场会吸引带电颗粒或极化并吸引中性颗粒到硅片表面。

第13页：污染控制

污染控制

实际上，工艺过程中任何与产品接触的物质都是潜在污染源。主要有：空气、工艺使用水、工艺化学试剂、工艺气体、生产设备、净室人员每种污染源产生特殊类型和级别的污染，需要对其进行特殊控制以满足工艺要求。¾

第14页：洁净技术概述1.洁净技术是指微电子技术中

洁净技术概述1.洁净技术是指微电子技术中的环境净化技术；2.目前世界各国有许多自订的标准，但是最著名的洁净室（CleanRoom）标准是美国联邦标准FS209。

第15页：空气

空气

普通空气中含有许多污染物，必须经过处理才能进入微电子加工环境。空气洁净度：洁净环境中空气含悬浮粒子量的多少程度,以每立方米空气中的最大允许粒子数来确定。洁净度标准：a.以单位体积空气中大于等于规定粒径的粒子个数直接命名或以符号命名；b.以单位体积空气中大于等于规定粒径的粒2.08子个数的对数值命名。式中：Cn－空气含悬浮粒子最大允许浓度，pc/m3；N－分级序数，≤9，±0.1；D－被考虑粒径，μm。

第16页：美国联邦标准209D美国联邦标准209E

美国联邦标准209D美国联邦标准209E209E和209D等最大之不同点在于209E表示单位增加了公制单位，即洁净室等级以“M”字头表示，如M1、M1.5、M2、M2.5、M3......依此类推，其目的在于配合国际公制单位之标准化。

M字母后之阿拉伯数目字是以每立方公尺中≧0.5um之微尘粒子数目字以10的幂次方表示，而取指数为之；若微尘粒子数介于前后二者完全幂次方之间（即非整数，则以1.5、2.5、或3.5......等表示之。空气洁净度

第17页：世界各国洁净度等级规格表

世界各国洁净度等级规格表

第18页：空气中的污染源主要包括

空气中的污染源主要包括

大气尘和细菌大气尘：主要指大气中的悬浮微粒，粒径小于10微米，包括固态微粒和液态微粒。细菌：一般都附着于尘粒上面，在超净室环境中，其等效直径一般取为1－5微米。

第19页：洁净室（clean room）

洁净室（clean room）

泛指集成电路和其它微电子器件制造的生产车间，准确地讲，是指集成电路和其它微电子器件管芯加工的区间。严格控制集成电路和其它微电子器件管芯加工空间室内的洁净度，目的是限制集成电路和其它微电子器件管芯制造过程中可能受到的污染。

第20页：洁净室（clean room）

• 洁净室（clean room）：1、屋顶：复杂的封闭式结构，有两种类型：a.轧制铝支架加现场制作的静压箱／风道；b.预制的整体式静压箱／风道加支架。终端过滤和照明均安装其上。
• 2、墙：通常为预制模块化设计。由轧制铝框架构件及内部为蜂窝结构的铝板组成，其表面涂覆阳极化抛光层或环氧树脂层。不产生尘埃，具有很低的气体释放特性。初始投资额较大。
• 3、地板：开孔混凝土＋网格高架地板＋侧回风格栅＋ESD级环氧树脂涂层。
• 4、空调：排风、新风，温度、湿度。

第21页：简单的洁净室操作规程只有经过授权的人员方

简单的洁净室操作规程只有经过授权的人员方可进入洁净室，没有接受过严格培训的不得入内（洁净室管理者有最后决定权）只把必需物品带入；

禁止化妆品、香烟、手帕、卫生纸、食品饮料、糖果、木质/自动铅笔或钢笔、香水、手表、珠宝、磁带机、电话、摄像机、录音笔、香口胶、梳子、非洁净室允许的纸张等在洁净室中所有时间内保持超净服闭合；不要把任何非超净服装暴露于洁净室内。

不要让皮肤的任何部分接触超净服外的部分始终确保所有的头部和面部头发被包裹起来，不要暴露脸上和头部的头发遵守进入洁净室的程序，如风淋和鞋清洁器；不要在所有程序完成之前开启任何一道通往洁净室的门缓慢移动；不要群聚或快速移动

第22页：超净室（Clean Room）洁净环境实

超净室（Clean Room）洁净环境实际上是由若干不同洁净等级的局部净化区组成。

第23页：传统洁净室的问题技术

传统洁净室的问题技术

由于制造技术的迅猛发展，目前集成度越来越高、特征尺寸已进入纳米尺度，硅片直径也开始向400mm发展，这样就提出了新的目标，即所谓“零污染”。传统的洁净室技术已很难进一步满足日益发展的制造工艺的环境要求。成本：面对越来越高的洁净度要求，传统洁净室系统即使技术上能满足要求，高昂的造价和运行费用对成本的影响也非常大。传统洁净厂房的投资费用一般不少于总投资的25%。

第24页：风淋室2.2微电子加工环境

风淋室2.2微电子加工环境

第25页：微环境技术和微环境系统

微环境技术和微环境系统

微环境技术由隔离技术和微环境洁净技术两部份组成，二者有很强的依存关系。硅片隔离技术：加工过程中使硅片与厂房环境和操作人员实行彻底的隔离，根本解决人在接触／靠近硅片过程中造成硅片损伤、污染、成品率下降的问题。隔离技术由以下四个基本领域组成：a.生产中各工序需要最高洁净度的空间。b.阻止污染进入最高洁净度空间的技术和产品。c.生产过程中产品进入隔离空间以及在不同洁净度环境之间的运送技术和系统。d.适应生产中工艺布局更改和设备更新的、无危害性后果的拆分和重建隔离环境的技术。

第26页：微环境系统

微环境系统

与污染源隔离开来并有一定洁净度要求的工艺区。可以是包含整台工艺设备的区域，也可以是仅仅包含工艺设备中某一部份的区域。典型的微环境系统一般由标准机械接口（SMIF）系统和灵敏跟踪系统（STS）组成，作为一种标准方式在超洁净的隔离条件下将硅片与工艺设备相接合。SMIF系统：¾SMIF容器（SMIF Pod）¾SMIF导引器（SMIF Index）¾SMIF装卸器（SMIF Loader）¾SMIF机械手（SMIF Arm）¾SMIF围护（SMIF E l）

第27页：与传统的洁净室概念不同的是

与传统的洁净室概念不同的是，采用SMIF微环境技术不是通过将工艺设备置于要求级别的洁净环境中，而是将要求级别的洁净环境置于工艺设备中，从而带来了许多优点：¾能确保关键部位工艺的高洁净度环境，从而确保高成品率；¾适应产品变换所要求的工艺变更，具有很高的灵活性；

¾能大大降低微环境外部的洁净度等级要求，降低了运行成本；时也降低了对洁净室工作人员的净化要求等。

第28页：微环境系统与传统洁净室的比较根本解决人在

微环境系统与传统洁净室的比较根本解决人在接触／靠近硅片过程中造成硅片损伤、污染、成品率下降的问题；¾大大降低投资费用；¾建造速度快。在对现有生产线的改造方面更有优势；¾在工艺变动上有更大灵活性；¾大大降低运行费用。

第29页：设备

设备

生产设备是微电子制造过程中最大的颗粒来源。工艺设备造成颗粒污染的原因很多，例如：¾剥落的反应副产物积累在腔壁上¾自动化的硅片装卸和传送¾机械操作，如旋转手柄和开关阀门¾真空环境的抽取和排放¾清洗和维护解决办法：¾综合连续加工（ISP：Integrated SequentialProcess）/组合设备（Cluster Tool）¾设备本身控制污染

第30页：超纯水

超纯水

是指杂质含量极低的水，主要用于晶片、石英器皿、工装夹具等的清洗以及化学试剂的配制。一般要求悬浮颗粒直径在0.45微米以下，细菌数在0-10个/ml，25℃时电阻率在10MΩ·cm以上。衡量水的指标有：颗粒、总有机碳（TOC）、Si/SiO2、溶解氧（DO）、电阻率等。超纯水的制备方法主要有：离子交换法、反渗透法和电渗透法等。

第31页：超纯去离子水不允许有的污染物包括

超纯去离子水不允许有的污染物包括：下表列出相关数据。

超纯去离子水不允许有的污染物包括

溶解离子：Na、K等容易形成离子的矿物质；有机物质：称为有机碳总量（TOC），溶解在水中的含碳化合物的总和。有机玷污对氧化层生长具有破坏性作用；细菌：水中的细菌带来自然氧化层、多晶硅和金属导体层的缺陷。某些含磷细菌能引起不受控制的掺杂；硅土：细碎的悬浮颗粒，可能淤塞净化设备的过滤装置，并降低生长氧化物的可靠性；溶解氧：导致自然氧化层或引起硅片表面的不完全湿润。一条200 mm工艺线中，制造每个硅片的超纯水消耗量超过2000加仑。1英国加仑等于4.5459711330833升

第32页：气体

气体

通常分为两类—常用气体和特殊气体。a.常用气体：氧气、氢气、氮气、氩气和氦气（惰性、氧化性&还原性），纯度要求≥99.99999％，有害杂质含量10-6量级。一般被存储在制造厂外的大型存储罐或大型管式拖车内，通过批量气体配送（BGD）系统输送到生产车间。或者现场制气。BGD系统集中控制气体的优点是：可靠且稳定气体供应¾减少杂质微粒的污染源¾减少供应中的人为因素

第33页：b.特殊气体

b.特殊气体

氢化物、氟化物、酸性气体等，许多必需原料的来源。氨气（NH3）易燃，腐蚀，低毒扩散，LPCVD，PECVD氟里昂14（CF4）惰性刻蚀，镀膜，等离子刻蚀氟里昂23（CH3F）易燃刻蚀氪／氖（Kr/Ne）惰性平板印刷，激光气溴化氢（HBr）腐蚀，有毒刻蚀三氟化氮（NF3）氧化剂，低毒刻蚀，镀膜一氧化二氮（N2O）氧化剂扩散，镀膜，形成氮化硅层硅烷（SiH4）自燃，可燃LPCVD，PECVD六氟化钨（WF6）腐蚀，有毒LPCVD钨

第34页：纯度要求≥99.99％

纯度要求≥99.99％，有害杂质含量10-6量级，杂质微粒控制在0.1 μm之内，其它需要控制的污染物是氧、水分和痕量杂质（如金属）。特种气体系统：出于消除安全隐患、减少玷污、节约成本、减少环境污染等方面的考虑，特种气体一般通过管道、现场制气或深冷储罐来输送。

第35页：超纯气体一般指纯度在99.9999%以上

超纯气体一般指纯度在99.9999%以上的气体。在微电子工艺中最常用的气体是：氧气O2、氮气N2、氢气H2和氩气Ar。超纯气体在使用前，还需要进一步提纯。

第36页：化学试剂化学试剂的纯度分为

化学试剂化学试剂的纯度分为

化学纯、分析纯、电子纯、MOS级、BV-Ⅰ级、BV-Ⅱ级和BV-Ⅲ级等。而用于超大规模集成电路中的化学试剂纯度一般要求在电子纯以上电性杂质含量极低，≤10-9量级。

第37页：微电子工艺用化学品清洗工艺材料及化学品微

微电子工艺用化学品清洗工艺材料及化学品微：下表列出相关数据。

微电子工艺用化学品清洗工艺材料及化学品微粒NH4OH/H2O2金属杂质H2SO4/H2O2,HCl/H2O2/H2OHNO3/HF/H2O有机物H2SO4/H2O2NH4OH/H2O2/H2O氧化层HF/H2O干燥IPA

第38页：光刻工艺材料及化学品曝光光刻胶（G线

光刻工艺材料及化学品曝光光刻胶（G线、I线、深紫外光刻胶）显影显影液刻蚀工艺材料及化学品SiO2HF, HF/NH4N(BHF)系Si，非晶硅HF/HNO3/CH3COOH系Si3N4H3PO4Al H3PO4/HNO3/CH3COOH系

第39页：化学气相沉积工艺材料及化学品介电前驱体T

化学气相沉积工艺材料及化学品介电前驱体TEOS, TMPI, TMB,TDEAT, TAETO, DMAH,TDMAT, Ba1-xSrxO3前驱体金属前驱体Cu、Al、Ti的前驱体平坦化工艺材料及化学品SOG硅酸盐、硅氧烷TEOSCMP介电膜SiO2Slurry, PU Pad, carrier Film金属膜Al2O3Slurry, PU Pad, carrier Film

第40页：元素半导体（如

1.元素半导体（如

硅Si和锗Ge）2.化合物半导体（如：砷化镓GaAs和磷化铟InP）3.绝缘体,如：蓝宝石(α-Al2O3)和尖晶石(MgO·Al2O3)各种衬底材料的结构、组成各有不同的特点，虽然不承担器件或电路的电子功能，但其品质（导电类型、电阻率、杂质含量和缺陷密度等）对器件（特别是ULSI）性能有着很大的影响。所以，选择和制备低成本高用量的优良衬底材料，对微电子工业而言至关重要。

第41页：硅（Si），原子序数14

硅（Si），原子序数14，原子量28.09，属元素周期表上IVA族。晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4 g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于金刚石结构原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。

硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，在所有元素中居第二位，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。常温下硅的化学性质稳定，高温下则比较活泼，能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸、硫酸、盐酸和王水，溶于氢氟酸和碱液，硅与金属作用能生成多种硅化物。

硅还具有良好的机电合一的特性：既有足够的机械强度，又有优良的电性能。

第42页：硅材料的一般特性1、电阻率ρ

硅材料的一般特性1、电阻率ρ

半导体的电阻率介于导体与绝缘体之间。2.导电能力σ=1/ρ（影响因素）①．导电能力随温度上升而迅速增加一般金属的导电能力随温度上升稍有下降，且变化不明显。硅的导电能力随温度上升而增加，且变化非常明显 （在室温下）从电阻率来分金属：ρ<10Ω·cm半导体：ρ=10 Ω·cm~104Ω·cm绝缘体：ρ>104Ω·cm

第43页：举例

• 举例：Cu：30°C~100°Cρ增加不到一半（正温度系数）Si：30°C~20°Cρ增加一倍（负温度系数）②．半导体的导电能力随所含的微量杂质而发生显著变化一般材料纯度为99.9％，含有0.1％的杂质不会影响其性质。而半导体材料不同，纯净的硅在室温下：ρ＝21400Ω·cm如果在硅中掺入杂质磷原子，使硅的纯度仍保持为99.9999％。则其电阻率变为：ρ＝0.2Ω·cm。因此根据这一性质，通过控制掺杂的水平来获得所需的半导体材料导电能力。
• ③半导体的导电能力随光照而发生显著变化；
• ④半导体的导电能力随外加电场、磁场的作用而发生变化。

第44页：半导体含有两种载流子

半导体含有两种载流子

电子(带负电)和空穴(带正电)。本征半导体(纯净硅):载流子的浓度在室温(T＝300K)下为：cm-3当硅中掺入Ⅴ族元素P时，硅中多数载流子为电子，这种半导体称为N型半导体。cm-3当硅中掺入Ⅲ族元素B时，硅中多数载流子为空穴，这种半导体称为P型半导体。cm-3

第45页：表1周期表中用作半导体的元素

• 表1周期表中用作半导体的元素
• Ⅱ族Ⅲ族Ⅳ族Ⅴ族Ⅵ族
• 第2周期BCN
• 第3周期AlSiPS
• 第4周期ZnGaGeAsSe
• 第5周期CdInSnSbTe
• 第6周期HgPb

第46页：Si

• Si：①占地壳重量25%；
• ②单晶直径最大，目前16英吋（40cm）,每3年增加1英吋；
• ③SiO2:掩蔽膜、钝化膜、介质隔离、绝缘介质（多层布线）、绝缘栅、MOS电容的介质材料；
• ④多晶硅（Poly-Si）：栅电极、杂质扩散源、发射极互连线（比铝布线灵活）。Ge：①漏电流大：禁带宽度窄，仅0.66eV(Si:1.1eV)；
• ②工作温度低：75℃（Si:150℃）；
• ③GeO2:易水解（SiO2稳定）；
• ④本征电阻率低：47Ω·cm（Si:2.3X105Ω·cm）；
• ⑤成本高。

第47页：对衬底材料的要求1．导电类型

• 对衬底材料的要求1．导电类型：N型与P型都易制备；
• 2．电阻率：0.01--105Ω·cm，且均匀性好（纵向、横向、微区）、可靠性高（稳定、真实）；
• 3．寿命(少数载流子)：晶体管—长寿命；开关器件—短寿命；
• 4．晶格完整性：无位错、低位错（<1000个/cm2）；
• 5．纯度高：电子级硅(EGS)—1/109杂质；
• 6．晶向：双极器件—<111>；MOS—<100>；GaAs—<100>；
• 7．直径：8．平整度：9．主、次定位面：10.禁带宽度、迁移率、晶格匹配等。

第48页：为什么选择硅？1.可获得性

• 为什么选择硅？1.可获得性：Si是地表面存量最丰富的元素之一；硅材料来源丰富，便宜；
• 2.热稳定性高；
• 3.SiO2是良好的介电材料，而且容易制备；
• 4.SiO2是良好的遮蔽材料，可用作扩散的掩膜。
• 5.工艺优势：与晶圆粘结或生长氧化层、外延层相对容易；
• 6.成本：能以提拉法（CZ法）大量生长大尺寸硅单晶棒，是目前最经济、最成熟的规模生产技术。

第49页：原料

原料：下表列出相关数据。

原料

硅砂（SiO2）⎯石英砂、石英石高温碳还原：SiC＋SiO2→Si＋SiO↑＋CO↑粗硅/冶金级硅：98%SiO2＋C → Si＋CO↑ (1600-1800 ℃)高温氯化：Si＋3HCl → SiHCl3↑＋H2↑ (300 ℃)Si＋Cl2→ SiCl4↑ (500-700 ℃)高温氢还原：SiCl4冷凝后为液态，SiHCl3室温下呈液态沸点为32℃，经多级精馏提纯SiHCl3＋H2→ Si＋3HCl↑SiCl4＋H2→ Si＋4HCl↑ (1000-1200℃)电子级高纯片状多晶硅(EGS)制备器件级单晶硅的原材料

第50页：制备方法直拉法(CzochralskiM

制备方法直拉法(CzochralskiMethod )（硅单晶）*区熔法(Floating Zone Melting Method)（硅单晶）布里奇曼法（GaAs单晶）（略）中子嬗变掺杂法（硅单晶） 其本质都是把熔融硅冷却成硅晶体。

第51页：直拉单晶和区熔单晶

直拉单晶和区熔单晶。在集成电路工业中使用的硅几乎全部是用直拉法生产的。1.直拉法单晶炉的组成(1)炉子：石英坩埚(盛熔融硅液)，石墨基座(支撑石英坩埚；

加热坩埚)和旋转机构(顺时针转)，加热元件与电源(RF线圈)，炉膛(2)拉单晶结构：籽晶轴杆或链条，旋转提拉装置(逆时针)，籽晶夹具[夹持籽晶(单晶)](3)环境气氛控制系统：气体源，流量控制，钝化管道，排气或真空系统(4)电子控制反馈系统：微处理机，传感器，输出部件

第52页：炉子

炉子

单晶生长系统的最重要部件要算坩埚。理想的坩埚材料应满足以下要求：（1）不与熔硅反应，也不溶解于熔硅（2）在硅熔点（1420℃）附近的温度条件下具有较好的热稳定性和机械强度（3）价格便宜，加工方便还没有一种高温材料满足要求。目前，熔融硅土是目前唯一使用的材料。基座是用于支撑石英坩埚的，因为石墨的高温性能好，所以使用高纯石墨做基座。

第53页：融化硅材料

为了融化硅材料，采用了射频加热，或电阻加热。射频加热加热用于小量熔体，但在大单晶炉中只用电阻加热。拉晶机构：拉晶机构是执行晶体旋转和向上提拉的机构。要求以最小的振动和很高的精度控制生长工艺。气氛控制：硅的CZ生长法必须在惰性气体或真空中进行。

因为：(1)热的石墨部件必须保护以防止氧的侵蚀；（2）工艺中所用的气体应该不与熔融的硅起反应。控制系统：控制系统在拉晶过程中控制着晶体生长的基本工艺参数。

第54页：将多晶硅在真空或惰性气体保护下加热

通过将多晶硅在真空或惰性气体保护下加热，使多晶硅熔化，然后利用籽晶来拉制单晶硅。单晶生长过程实际上是液相→固相的转化过程。该转化过程实现的条件：液相—固相界面附近存在温度梯度(dT/dt)。

1在转化的过程中，界面附近区域中存在着由界面→结晶硅的热流密度J1和由熔硅→界面的热流密度J2；说明:直拉法基本原理固过液2随着晶体生长，一部分熔硅转化为晶体，使液面不断下降。3为了形成N型或P型衬底材料，拉晶过程中可加入掺杂剂。

两者之差为界面区单位时间内释放的潜能E(即E=J1-J2)；

第55页：拉晶过程准备工作1.处理好多晶硅

• 拉晶过程准备工作1.处理好多晶硅，放入炉内坩埚中；
• 2.抽真空或通入氩气进行熔硅处理；
• 3.待熔硅稳定后，即可拉制单晶;4.掺杂剂制作，籽晶，坩埚，多晶硅掺杂剂采用重掺杂单晶；
• 5.籽晶控制熔硅的核化和单晶的晶向。籽晶应当从无位错单晶锭上切取;6.多晶硅是制取单晶硅的基本原料，应具有电子级纯度。

第56页：拉晶过程熔硅

• 拉晶过程熔硅，引晶，收颈，放肩，收肩，等径生长，收尾。
• 1.熔硅：将坩埚内多晶料全部熔化；注意事项：熔硅时间不易长；
• 2.引晶：将籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击。当温度稳定时，可将籽晶与熔体接触，籽晶向上拉，控制温度使熔体在籽晶上结晶；

第57页：收颈

3.收颈

指在引晶后略为降低温度，提高拉速，拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm。4.放肩：缩颈工艺完成后，略降低温度（15-40℃），让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。

第58页：等径生长

5.等径生长

当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速。6.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。

第59页：拉晶过程（示意图）3.保持液面在温度场中

拉晶过程（示意图）3.保持液面在温度场中的位置不变；坩埚必须自动跟随液面下降而上升；同时拉晶速度能自动调节以保持等径生长。收尾直拉法生长单晶过程示意图放肩细颈等径细颈放肩等径收尾引晶籽晶轴多晶硅引晶1.籽晶轴以一定的速度旋转；同时坩埚反方向旋转。

2.细颈为了抑制位错向下延伸；通过增加提拉速度来实现。

第60页：直拉法生长单晶的特点优点

直拉法生长单晶的特点优点

所生长单晶的直径较大成本相对较低;通过热场调整及晶转，埚转等工艺参数的优化，可较好控制电阻率径向均匀性缺点：石英坩埚内壁被熔硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧碳杂质，不易生长高电阻率单晶（含氧量通常10-40ppm)

第61页：直拉法中需要注意的问题1.单晶与坩埚相反

直拉法中需要注意的问题1.单晶与坩埚相反旋转－导致熔体中心区与外围区发生相对运动，降低熔料的温度梯度，有利于晶体稳定生长。但是旋转速度要适中。2.拉升速度要适中－提高拉升速度将提高晶体中的温度梯度，从而提高晶体生长速度。

但温度梯度过大，将在晶体中产生较大的热应力和晶体缺陷的形成，因此晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。Q－传热

第62页：磁场中拉硅单晶－增加磁粘滞性

3.在磁场中拉硅单晶－增加磁粘滞性，改善了CZ方法中由于熔体热对流存在引起的氧含量增加、电阻率均匀性差、微缺陷密度高以及来自坩埚杂质污染使单晶纯度降低等缺点。

第63页：界面区域的热传输一维连续性方程

界面区域的热传输一维连续性方程

固-液界面温度分布单晶生长的速度dz/dt假设：界面附近区域中，由界面→结晶硅的热流密度为由熔硅→界面的热流密度为则两者之差为界面区单位时间内释放的潜能E（即E=J1-J2）；晶体生长速度cm/s晶体质量密度kg/cm3单位面积结晶质量速度kg/s·cm2结晶潜热eV结晶硅的热导率W/s·cm2熔硅的热导率过渡层固相(单晶)液相(熔硅)固-液界面J2J1ZT

第64页：硅单晶生长的最大速度由上式可得

• 硅单晶生长的最大速度由上式可得：假设硅的固、液转化体积不变，则根据△VL=△VS可得：液面下降的最大速度R——坩埚的半径r—单晶的半径液面下降的速度
• l 当，即界面附近液相一侧无温度梯度时，则单位面积硅结晶的速度(即硅单晶的生长速度、也是坩埚提升的速度)最大。

第65页：杂质分布固溶度

杂质分布固溶度

在一定温度下，杂质能溶入固体硅中的最大浓度。平衡浓度:平衡时杂质在固体或液体中的浓度。平衡分凝系数(Segregation Coefficient)χ0平衡时杂质在相接触的两相物质(或两种物质)中的平衡浓度之比。χ0为一常数，随系统而变化。如：在硅(S)—硅(L)系统中，磷χ0=0.35；硼χ0=0.8；在硅—二氧化硅系统中，磷m=10；硼m=0.3；由于B、P的分凝系数比其它杂质大，因此，在制作硅单晶材料时，常用B、P作为的掺杂剂。有效分凝系数χe平衡时杂质在固体界面处的平衡浓度与液体中过渡区外的杂质比浓度（非平衡浓度）之比。χe表示杂质浓度之比偏离平衡分凝系数的程度。

第66页：（1）过渡区的杂质分布过渡区杂质的连续性

（1）过渡区的杂质分布过渡区杂质的连续性方程：在拉晶的过程中，由于杂质的分凝，在界面附近的过渡区存在一定的分布表示单位时间内过渡区杂质数的变化等于从熔硅扩散到过渡区的杂质数与从过渡区结晶成固体硅的杂质数总合。边界条件：Z=0,N(0)=Nl’；Q=0；

即可求得过渡区的杂质分布为：稳态时：过渡区固相(单晶)液相(熔硅)固-液界面N固-液界面杂质分布NlN’lNSOδlZ0杂质通量总和N(δl)=Nl

第67页：（2）单晶硅中的杂质分布当杂质浓度平衡浓

（2）单晶硅中的杂质分布当杂质浓度平衡浓度时，界面过渡区杂质(Q=0)；当杂质浓度偏离平衡浓度时，界面就有杂质流过(Q≠0)，形成非平衡条件下的界面杂质流。

用有效分凝系数χe来表示单晶硅中沿生长轴方向杂质（的质量比）浓度Nso分布:可见，χe主要受结晶速度υl、杂质在熔硅中的扩散系数Dl的影响,而Dl(T)、υl(dT/dt)均与T有关。

假如在晶体的生长过程中，过渡区杂质分布不变，初始熔硅的质量为Wl，当结晶硅的质量达到WS时，熔硅中的杂质质量还剩Wil，则熔硅中过渡区外的杂质质量比浓度近似为：

第68页：单晶硅的电阻率ρz是NSO的函数

单晶硅的电阻率ρz是NSO的函数，而NSO随χe(T,dT/dt)变化的。所以，保证拉晶过程中的T、dT/dt的稳定性对单晶电阻率的均匀性很重要。

量为dWs的结晶硅从熔硅中带走的杂质质量为：设熔硅的初始杂质质量比浓度为Nl0，则上式两边求定积分：求解上式，可得单晶硅中(沿生长轴方向)杂质的质量比浓度为：

第69页：平衡分凝系数对晶体杂质分布的影响假设某种

平衡分凝系数对晶体杂质分布的影响假设某种杂质的平衡分凝系数为k0= Cs/Cl，它在初始重量为M0的熔融硅中的初始掺杂浓度为C0。在晶体生长过程中，如果已生长成晶体的重量为M，依然留在熔融液中的掺杂数量（以重量表示）为S，那么，−dS = CsdM。

此时，熔融液所剩重量为M0－M，则：显然，已知初始掺杂总量为C0M0，对上式积分：解此方程，可得：如果k0>1，掺杂浓度将会持续减少，晶锭头浓度>晶锭尾浓度；如果k0<1，掺杂浓度将会持续增加，晶锭头浓度<晶锭尾浓度；只有k0≈1，可以获得均匀的掺杂浓度分布。

第70页：硅中常见掺杂杂质的平衡分凝系数杂质k0类

硅中常见掺杂杂质的平衡分凝系数杂质k0类：下表列出相关数据。

硅中常见掺杂杂质的平衡分凝系数杂质k0类型杂质k0类型B 8×10−1pAs 3×10−1nAl 2×10−3pSb 2.3×10−2nGa 8×10−3pTe 2×10−4nIn 4×10−4pLi 1.0×10−2nO 1.25nCu 4.0×10−4深能级C 7×10−2nAu 2.5×10−5深能级P 0.35n

第71页：例题

例题：下表列出相关数据。

例题

用直拉法生长硅单晶时，应在熔融液中掺入多少硼原子，才能使硅锭中每立方厘米含1016个硼原子？假设开始在坩埚里有60 kg的硅，若要达到上述掺杂浓度应该加入多少克的硼（硼的摩尔质量为10.8g）？已知掺硼时的平衡分凝系数k0=0.8，融熔硅的的密度为2.53 g/cm3。解：我们假设在整个晶体生长过程中Cs=k0Cl，硼原子在融熔硅中的平衡浓度为：Cl=Cs/k0=1016/0.8=1.25×1016个/cm3硼原子在融熔硅中的初始浓度为：C0=(Cs+Cl)/2=1.125×1016个/cm3因为硼原子的浓度如此之小，所以加料后熔融液的体积可用硅的重量来计算。60 kg熔融液的体积为：V=2.37×104(cm3)那么

第72页：例题

例题：下表列出相关数据。

例题

采用CZ法生长的硅单晶顶端硼原子浓度为3×1015/cm3，那么当熔料90%已经结晶，剩下10%开始生长时，该处生长的硅单晶中硼浓度是多少。解：根据公式Cs=k0C0(1-X)k0-1有：Cs(x=0)=k0C0=3×1015/cm3查表得知B的分凝系数为0.8，则：Cs(x=0.9)=k0C0×0.1-0.2=4.75×1015/cm3

第73页：杂质分布均匀性控制1.选用K0接近1的杂

• 杂质分布均匀性控制1.选用K0接近1的杂质，则Cs≈Cl，减小在单晶生长过程中的固－液浓度梯度。
• 2.从Ke的表达式来看，适当增加拉单晶速度V，可以使Ke接近1。
• 3.从Ke的表达式来看，增加附面层厚度＆，可以使Ke接近1，可通过降低旋转速度实现。

第74页：区熔提纯利用分凝现象将物料局部熔化形成狭

区熔提纯利用分凝现象将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次（多次区熔）使杂质被集中在尾部或头部，进而达到使中部材料被提纯。

一次区熔提纯与直拉法后的杂质浓度分布的比较（K=0.01）单就一次提纯的效果而言，直拉法的去杂质效果好

第75页：多次区熔提纯

多次区熔提纯

第76页：拉制大直径单晶硅的注意事项熔硅的热对流

拉制大直径单晶硅的注意事项熔硅的热对流(dT/dt引起的热对流；转动引起的热对流)：热对流会使液面出现波纹和起伏，从而造成界面杂质过渡区的不平衡和不稳定，导致单晶径向电阻率不均匀。因此，一般采用晶体旋转方向与热对流方向相反的方法来抑制。

一氧化碳的挥发：熔硅中的C与石英( SiO2)坩埚反应生成SiO和CO，两者的挥发受热对流和熔硅外表面氩气的影响变得不稳定，引起液面波动。而采用旋转晶体形成的强迫对流会使CO挥发减少，导致硅单晶中含O量过高。因此，单晶的旋转速度要优化选择。

籽晶承载应力：采用大直径单晶的重力较大，而籽晶的颈部截面积较小。因此，要求单晶的长度应小于2m。

第77页：直拉单晶的特点C、O含量较高

直拉单晶的特点C、O含量较高，高达1018cm-3原因：熔硅中的C与石英SiO2发生反应生成CO，受热对流影响不易挥发。直拉法适宜拉制直径大、电阻低的硅单晶；主要用于VLSI器件的制作；存在轴向、径向电阻率的不均匀性。

第78页：改进直拉生长法—磁控直拉技术原理

改进直拉生长法—磁控直拉技术原理

在直拉法(CZ法)单晶生长的基础上对坩埚内的熔体施加磁场，由于半导体熔体是良导体，在磁场作用下受到与其运动方向相反作用力，于是熔体的热对流受到抑制。因而除磁体外，主体设备如单晶炉等并无大的差别。优点：减少温度波动；减轻熔硅与坩埚作用；使扩散层厚度增大；降低了缺陷密度，氧的含量，提高了电阻分布的均匀性。

第79页：悬浮区熔法（float-zone

悬浮区熔法（float-zone，FZ法）利用RF加热器／聚焦电子束使小段区域多晶硅熔融，并不断向上移动，使悬浮熔融带向上移动，扫过整个多晶棒。已悬浮区熔的硅依靠正在熔融的硅和再结晶的固体硅之间的表面张力作为支持。

当悬浮熔融带上移时，在后退端再结晶，生长出与籽晶晶向一致的单晶。优点：可生长出比直拉法更高阻值的单晶材料。此外，在区熔法中不需要使用坩埚，因此不会有来自坩埚的污染。缺点：很难引入浓度均匀的掺杂。

第80页：将籽晶与多晶硅棒紧粘在一起

将籽晶与多晶硅棒紧粘在一起，利用分段熔融多晶棒，在溶区由籽晶移向多晶硅另一端的过程，使多晶硅转变成单晶硅。区熔法基本原理悬浮区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后竖直固定在区溶炉上、下轴之间。水平区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后水平固定在区溶炉上、下轴之间。制备方法

第81页：悬浮区熔法生长硅单晶示意图

悬浮区熔法生长硅单晶示意图

第82页：悬浮区熔法制备过程

• 悬浮区熔法制备过程
• 将预先处好的多晶硅棒和籽晶粘在一起，竖直固定在区熔炉的上、下轴之间，以高频感应线圈等方法加热。
• 利用电磁场浮力和熔硅表面的张力与重力的平衡作用，使所产生的熔区能稳定地悬浮在硅棒之间；
• 在真空或氩气、氢气等气氛下，按照特定的工艺条件，使溶区在硅棒上从头至尾定向移动，如此反复多次，使硅棒沿籽晶长成单晶硅。

第83页：区熔单晶的特点(与直拉单晶相比)C

区熔单晶的特点(与直拉单晶相比)C、O含量低（原因：不使用石英坩埚）。在VFZ(真空下)C、O含量为1014~1016cm-3；在MFZ(氩气气氛中)为5×1015~2×1016cm-3;直径不及直拉单晶大，区熔法适宜拉制高阻、小直径单晶（硅、锗、砷化镓等）；

主要用于高压器件的制作。在等径、微区电阻率均匀性方面的特性还不够理想；存在轴向、径向电阻率的不均匀性。

第84页：区熔法的提纯和掺杂提纯

• 区熔法的提纯和掺杂提纯：硅中常见杂质大多数分凝系数小于1。每次熔融带通过后，晶棒上杂质浓度会显著降低。掺杂：1.芯体掺杂用一掺杂多晶杆作为起始材料，在其顶端淀积不掺杂的多晶，至平均浓度达到预想值，进行区熔再结晶。
• 2.小球掺杂在多晶柱顶部钻孔，将杂质填埋进去。
• 3.气体掺杂PH3、AsCl3或BCl3之类的气体，在多晶淀积时向多晶柱掺杂，或在区熔提炼时向熔融带掺杂。
• 4.中子嬗变掺杂高亮度中子源照射，约3.1％硅30将嬗变。

第85页：中子嬗变(掺杂)法中子嬗变法

中子嬗变(掺杂)法中子嬗变法

利用热中子（即低能中子）对高阻单晶进行辐照，从而使其电阻率发生改变的方法。基本原理利用硅中存在的三种均匀分布的稳定的28Si，29Si，30Si同位素(含量分别为92.21%,4.7%,3.0%)在热中子辐照下发生嬗变反应，生成31Si蜕变后形成稳定的31P，从而使硅单晶中的磷含量增加，形成掺杂。——解决电阻率均匀性差的问题用途主要用来对高阻区熔单晶电阻率的均匀性进行调整。

第86页：中子嬗变法的特点

中子嬗变法的特点：下表列出相关数据。

• 中子嬗变法的特点
• 中子辐照会产生大量晶格缺陷，因此中子嬗变掺杂后必须进行退火处理，以消除辐照损伤。
• 退火条件：750℃~800℃,1~3h。
• 中子辐照不会引起其它杂质，掺杂浓度可由中子通量密度和辐照时间控制（即NP=2×10-4Φ·t）。因此，掺杂浓度的控制精度高，可达5%。反应30Si（n,γ）→31Si29Si（n,γ）→30Si28Si（n,γ）→29Si31P+β-（半衰期2.62h）32S+β-（半衰期343.2h）中子光子

第87页：三种单晶制备方法的比较用途均匀性电阻率直

三种单晶制备方法的比较用途均匀性电阻率直：下表列出相关数据。

三种单晶制备方法的比较用途均匀性电阻率直径C、O含量项目方法制作VLSI径向、轴向均匀性很差低大较高，达1018cm-3直拉法制作PowerDevice径向、轴向均匀性较差高较小较低，1014~1016cm-3(VFZ)；

5×1015~2×1016cm-3(MFZ)区熔法调整电阻率较好适中不变不变中子嬗变法

第88页：诱生缺陷（二次缺陷）在器件制备过程中产生

诱生缺陷（二次缺陷）在器件制备过程中产生的缺陷。常见的有氧化层错、滑移位错和失配位错。单晶材料中的原生缺陷及有害杂质缺陷原生缺陷在晶体生长过程中形成的缺陷。有宏观缺陷和微观缺陷，包括：孪晶、裂纹、夹杂、位错、小角度晶界、微缺陷、空位团和微沉积等。

晶体中某些格点上的周期性被破坏。影响晶体的力学、热学、电学、光学等方面的性质。

第89页：硅中的缺陷从结构上可分为四种点缺陷空位

硅中的缺陷从结构上可分为四种点缺陷空位、填隙原子等引起的晶格周期性的破坏，发生在一个或几个晶格常数的限度范围内的缺陷。如：空位、填隙原子。

第90页：线缺陷晶格周期性的破坏发生在晶体内部一条

线缺陷晶格周期性的破坏发生在晶体内部一条线的周围邻近的缺陷。如位错(刃位错、螺旋位错、混合型位错)刃型位错:在某一水平面以上多出了垂直方向的原子面，犹如插入的刀刃一样，沿刀刃方向的位错为刃型位错。

第91页：螺位错

螺位错

将规则排列的晶面剪开（但不完全剪断），然后将剪开的部分其中一侧上移半层，另一侧下移半层，然后黏合起来，形成一个类似于楼梯拐角处的排列结构，则此时在“剪开线”终结处（这里已形成一条垂直纸面的位错线）附近的原子面将发生畸变，这种原子不规则排列结构称为一个螺位错。

第92页：面缺陷原子层的排列发生错误而出现的缺陷

面缺陷原子层的排列发生错误而出现的缺陷。如：如孪晶、晶粒间界以及堆垛层错。孪晶：是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”，此公共晶面就称孪晶面。

晶粒间界则是彼此没有固定晶向关系的晶体之间的过渡区。孪晶界晶粒间界

第93页：堆垛层错是指是晶体结构层正常的周期性重复

堆垛层错是指是晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某一层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。

第94页：体缺陷由于杂质在硅晶体中存在有限的固浓度

体缺陷由于杂质在硅晶体中存在有限的固浓度，当掺入的数量超过晶体可接受的浓度时，杂质在晶体中就会沉积，形成体缺陷。微缺陷缺陷的线度大于点缺陷、而小于线缺陷或面缺陷的缺陷。包括杂质微缺陷和结构微缺陷。

第95页：有害杂质指会影响晶体性质的杂质或杂质团

有害杂质指会影响晶体性质的杂质或杂质团。硅中的有害杂质可分为三类主要来源：硅单晶生长过程中坩埚和原材料的污染。非金属主要有C、O、H原子。重金属主要有Au、Cu、Fe、Ni原子。金属主要有Na、K、Ca、Al、Li、Mg、Ba原子等。

第96页：硅中有害杂质的存在形式及其影响主要影响存

硅中有害杂质的存在形式及其影响主要影响存在形式种类分类影响器件的特性参数(VT,β,Usat,fT)；影响硅单晶的力学性质(降低其机械强度)；有源区外的氧有利于吸收附近的重金属杂质，增强硅器件抗α粒子辐射的能力。

间隙位置O非金属影响硅器件的电学性质(IR↑，UB↓)；会减小硅的晶格常数，引起晶格畸变；替位位置C有多个能级和双重电活性(受主或施主)，影响硅的寿命(τ)和电阻率(ρ)；

间隙90%替位10%有效的复合中心、深能级Au重金属影响较严重，除影响τ, ρ外，易在缺陷处形成杂质线和沉积微粒，使器件产生等离子击穿、PN结漏电“管道”等现象。Cu Fe参与导电、影响器件的电学特性；

间隙位置Na,K金属Al会对N型材料的掺杂起补偿作用,使ρ↑Al

第97页：原生缺陷和有害杂质对硅材料的影响1.影响

• 原生缺陷和有害杂质对硅材料的影响1.影响材料的力学特性。
• 2.影响载流子的输运或杂质的扩散行为。
• 3.有害杂质与加工工艺中产生的诱生缺陷密切相关，缺陷的存在有利于吸收杂质。原生缺陷和有害杂质的抑制1、生长过程的质量控制2、后续处理（吸除技术）注意：吸除技术是单晶质量达不到器件要求时的一种补救措施，是单晶质量进一步的完善过程，但并不说明微电子器件对材料质量的要求降低。

第98页：对单晶材料的基本要求和完美化工艺1对单晶

对单晶材料的基本要求和完美化工艺1对单晶材料的基本要求导电类型:N型或P型，μn>μp;电阻率:大小，径向、轴向及微区均匀性和真实性要高；寿命:均匀性和真实性要高；晶体的完美性:无位错、小角度晶界、层错等晶格缺陷；还要求无微缺陷和有害杂质沉积；

晶向标识:要给衬底材料标识出反映晶向的主、次定位面。晶向:双极型器件要求用<111>晶向的单晶；MOS器件要求用<100>晶向的单晶。因为<111>面的共价键面密度大）

第99页：[111]双层原子面相邻的双层原子面

[111]双层原子面相邻的双层原子面

第100页：{111}{110 }{100

{111}{110 }{100：下表列出相关数据。

{111}{110 }{100 }晶面双原子面内相邻双原子面间(解理面)3a/12(min)3a/4 (max)2a/4a/4面间距43/ 3a243/ 3a222/a22/a2(min)原子面密度43/a2(max)43/ 3a2(min)22/a24/a2晶面间共价键面密度23/a223/ 3a222/a22/a2可用键密度硅晶体结构主要晶面上原子排列的特点

第101页：单晶完美化工艺化学吸除本征吸除溶解度增强

单晶完美化工艺化学吸除本征吸除溶解度增强吸除物理吸除吸除技术非本征吸除扩散吸除应力吸除背面损伤吸除组合吸除物理吸除:在高温过程中，将晶体缺陷和杂质沉积团解体，并以原子态溶于晶体中，然后使它们运动至有源区外，或被俘获或被挥发。

本征吸除:在硅片内引入一些缺陷，以此吸除在表面附近的杂质和缺陷。(如多步热处理方法)非本征吸除:对硅片施以外来加工进行析出的方法。

第102页：①背面损伤吸除

①背面损伤吸除

通过在晶片背面引入损伤层，经过处理，损伤层在背面诱生大量位错缺陷，从而将体内有害杂质或微缺陷吸引至背面。(如喷砂、离子注入、激光辐照等）②应力吸除：在晶片背面引入弹性应力，在高温下，应力场使体内有害杂质和缺陷运动至应力源处，从而“清洁”晶片体内。（如在背面沉积氮化硅、多晶硅薄膜等）③扩散吸除：在有源区外或背面进行杂质扩散，利用杂质与硅原子半径的差异引入大量失配位错，从而达到将有害杂质和缺陷聚集于失配位错，消除有源区缺陷的目的。④组合吸除:在硅片背面沉积PSG和BSG，在高温处理下，高浓度的P和B向晶片背面扩散，引入失配位错；同时硅和PSG，BSG膨胀系数不匹配引入应力场，在双重因素的作用下，达到吸除有害杂质和缺陷的目的。

第103页：GaAs单晶生长生产砷化镓的原材料是化学

GaAs单晶生长生产砷化镓的原材料是化学特性很纯的砷和镓元素合成的多晶砷化镓。由于砷化镓是由两种元素组成，所以它的特性与硅这种单元素材料有很大不同，制备方法也有差异。生产砷化镓单晶有两种方法：直拉法和Bridgman法。

大部分砷化镓是采用后者生产出来，但在生产大尺寸砷化镓晶锭时，直拉法更受欢迎。1.液封直拉法（Liquid encapsulatedCz，LEC）：LEC晶体可获得较大直径（相对于Bridgman晶体），易制成半绝缘材料，薄层电阻接近100MΩ。

第104页：GaAs单晶生长生产砷化镓的原材料是化学

GaAs单晶生长生产砷化镓的原材料是化学特性很纯的砷和镓元素合成的多晶砷化镓。由于砷化镓是由两种元素组成，所以它的特性与硅这种单元素材料有很大不同，制备方法也有差异。生产砷化镓单晶有两种方法：直拉法和Bridgman法。

大部分砷化镓是采用后者生产出来，但在生产大尺寸砷化镓晶锭时，直拉法更受欢迎。1.液封直拉法（LiquidencapsulatedCz，LEC）：LEC晶体可获得较大直径（相对于Bridgman晶体），易制成半绝缘材料，薄层电阻接近100MΩ。

第105页：Bridgman法

2. Bridgman法

Bridgman法是化合物半导体单晶的常用制备方法。根据生长方式，可分为垂直生长法和水平生长法两种。其特点是使用安瓿来盛装熔料，允许在很小的热梯度下进行晶体生长，得到缺陷密度低于103cm-2的单晶。通常用于制作光电子器件，如激光二极管。 低温区～620℃高温区～1240℃炉体运动方向密封

第106页：生长砷化镓单晶时

生长砷化镓单晶时：下表列出相关数据。

在生长砷化镓单晶时，先前推导的用于硅的掺杂浓度表达式同样适用。

GaAs中不同掺杂杂质的平衡分凝系数杂质k0类型杂质k0类型Be 3pS 0.5nMg 0.1pSe 5×10−1nZn 4×10−1pSn5.2×10−2nC 0.8n/pTe 6.8×10−2nSi 1.85×10−1n/pCr 1.03×10−4半绝缘Ge2.8×10−2n/pFe 1.0×10−3半绝缘

第107页：衬底制备

• 衬底制备：性能符合要求的单晶棒，必须经过加工，形成晶片后才能作为器件的衬底材料。这个单晶棒变为晶片的过程，称为衬底制备。
• 制备过程：单晶棒的滚磨整形→确定定位面→磨定位面→化学腐蚀→晶体定向→切片→清洗检验→磨片→倒角→减薄→抛光精细加工整形与定向

第108页：整形与定向整形

整形与定向整形

拉制出的单晶要切去细颈、放肩和尾部，分割下的不合要求的单晶可再回收。等径的部分存在外表面毛刺、直径偏差等现象，因而还需要进行滚磨整形，使单晶棒达到要求。外圆滚磨包括：化学研磨和机械研磨。化学研磨：用液体研磨料研磨去除表面毛刺。机械研磨：用砂轮研磨使直径符合规格要求。收尾放肩细颈等径

第109页：定向目的

定向目的

晶体的取向涉及到界面电荷密度的高低、表面复合速度的大小、埋层图形的漂移等问题，因此必须对单晶进行定向。定向方法：光图像定向法、X射线衍射法1、光图像定向法：机理：基于硅晶体各向异性的特点进行晶体定向。硅晶体结构属于金刚石结构，其主要晶面的原子排列不同→面间共价键面密度不同→原子结合强度不同。方法：晶体端面经研磨，择优腐蚀，利用入射平行光反映出的不同的光像可确定对应的晶向。特点：简单、精确度低

第110页：<100>晶向<111>晶向光图像定向法

<100>晶向<111>晶向光图像定向法确定的光像图形

第111页：X射线衍射法

• X射线衍射法：当晶体绕其中某一点转动时，X射线受原子面的衍射必须满足一定的条件(布喇格衍射关系），该条件与晶面指数有关，根据该指数便可确定出该晶面的晶向。2
• 探测角入射角
• X光源探测器A单晶X射线晶体定向原理图特点：精确度高布喇格衍射关系:j
• =2dsin
• d—原子面间距
• —X射线的波长
• —衍射时X射线的入射角

第112页：晶面标识目的

晶面标识目的

为了加工时识别晶片划片方位和晶片晶向及导电类型，必须在晶片上作出主、次参考面识别标志。晶面标识方法：硅单晶的解理面为{111}面，为了减少硅片在划片加工时破碎的几率，要求划片方向尽可能利用解理面与晶片表面的交线。(110)面P型[111]取向N型(110)面45°主次硅片主、次参考面取向标志因此，硅单晶片的最佳划片方向为

第113页：晶片加工切片

晶片加工切片

将已整形、定向、标识的单晶材料，按晶向要求切成符合一定规格要求的薄片。磨片：去除损伤层，使晶片厚度、翘曲度等得到修正。边缘倒角：研磨去除晶片边缘棱角。

第114页：精细加工

精细加工

磨片后的晶片表面仍有10~20μm的损伤层，因此要进一步进行精细加工，去除损伤层。精细加工的方法：化学腐蚀和精细抛光。即：先用腐蚀液去除损伤层，再用抛光的方法去除表面缺陷、提高表面的光洁度和平整度。化学腐蚀：目的是去除损伤层。（一般腐蚀掉的厚度略大于损伤层的厚度）化学腐蚀液包括：酸性和碱性两类。典型的酸性腐蚀液为：HF（络合剂）+HNO3（氧化剂）+CH3COOH（缓冲剂）碱性腐蚀液常用KOH和NaOH水溶液。

第115页：腐蚀过程应注意控制反应速度

• 腐蚀过程应注意控制反应速度：①腐蚀液的配比（非常重要）；
• ②腐蚀液的均匀性；
• ③温度(对晶片表面腐蚀质量都有较大影响)。化学反应酸性腐蚀液的配比：2:3:1%)8.99(:%)69~67(:%)50~48(33=COOHCHHNOHF（体积比）

第116页：精细抛光

精细抛光

机械抛光、化学抛光和化学机械抛光。机械抛光：与磨片原理相同；特点：平整度较高；晶片表面仍存在损伤层；化学抛光：晶片表面的化学腐蚀过程；特点：光洁度高；无损伤层；但平整度较高；化学机械抛光：是化学抛光与机械抛光的结合。特点：(两者优点)光洁度高；无损伤层；平整度较高。抛光液：抛光粉+NaOH溶液的胶体抛光粉：二氧化硅或二氧化锆（粒径<0.01μm）

第117页：（1）在抛光粉(SiO2)乳胶抛光液中

（1）在抛光粉(SiO2)乳胶抛光液中，有水存在情况下，SiO2胶体形成胶团：抛光机理：{（SiO2)m·jSiO32-·2(j-x)H+}2x-·2xH+胶核胶粒胶团（2）抛光液中的NaOH，使2xH+将被OH-中和，生成不易电离的水(H2O)，使胶团变为：{（SiO2)m·jSiO32-·2(j-y)Na+}2y-·2yNa+

第118页：（3）水的存在使NaOH与硅片表面的Si

（3）水的存在使NaOH与硅片表面的Si发生腐蚀反应：使一部分H2SiO3会聚合成多硅酸；

一部分会分离成SiO32-离子再生成胶体，并覆盖在Si片表面，胶团通过胶体间的相对运动和静电引力作用将新生胶团不断除去，暴露出新鲜硅表面，使腐蚀得以继续，从而起到对硅片表面抛光的作用。

第119页：硅片尺寸的变化趋势直径（mm）150

硅片尺寸的变化趋势直径（mm）150：下表列出相关数据。

硅片尺寸的变化趋势直径（mm）150 200 300 400厚度（μm）675 725 775 825面积（cm2）176.71 314.16 706.86 1256.64重量（g）28 53.08 127.64 241.56更大直径对正确的单晶生长和保持良好的工艺控制提出了挑战，使制备复杂度增加，那么——为什么还要增大硅片的直径呢？

第120页：更大直径意味着每个硅片上有更多的芯片

更大直径意味着每个硅片上有更多的芯片，生产效率提高硅片面积：12英寸= 2.25×8英寸= 4×6英寸16M DRAM，尺寸20×6.5mm：6英寸硅片可以做100个，8英寸硅片可以做202个，12英寸硅片可以做320个。

硅片边缘芯片比例减小，成品率提高设备重复利用率提高答案：虽然设备和厂房的投资、材料的用量会随着硅片尺寸的增大而增大，但分摊到每个芯片大约可以节省20 ~30％的成本。

第121页：硅片厚度的变化趋势随着硅片直径增大

硅片厚度的变化趋势随着硅片直径增大，为了保证硅片具有足够的强度，原始硅片的厚度也相应增加。与此相反，芯片的平均厚度每两年减小一半。目前芯片厚度已减小到100 ~ 200µm，智能卡、MEMS、生物医学传感器等芯片厚度已减到100µm以下。

高密度电子结构的硅片及芯片厚度的变化趋势三维集成和立体封装芯片更是需要厚度小于50µm的超薄硅片。

第122页：直径的加大和减薄后厚度的减小

随着直径的加大和减薄后厚度的减小，脆性的硅片在装夹和加工中很容易发生碎裂，加工难度加大：¾加工大直径硅片时，研磨和抛光盘尺寸需要相应加大，而大尺寸的研磨盘很难达到很高的面型精度；

¾硅片厚度增大使材料去除量增加，而多片CMP每盘加工大直径硅片的数量有限，硅片的产量减少。

直径300 mm以上硅片的加工工艺和设备不再是对200mm以下硅片加工工艺和设备的简单放大，而是发生了质的变化：多线锯代替内圆金刚石锯片切割基于固结磨料加工原理的超精密磨削代替研磨和腐蚀单片CMP代替多片CMP

第123页：新型衬底外延生长衬底

新型衬底外延生长衬底（epitaxial wafer）：a.可根据需要控制外延层的导电类型、电阻率、厚度，而且这些参数不依赖于衬底材料。b.衬底表面更光滑，损伤更小。c.制备在外延层上的器件电介质完整性好，漏电流小。

SOI（silicon on insulator）衬底：a.由于寄生电容小，制造在SOI上的电路与体硅或硅的同质外延层上的电路相比，具有更低功耗和更高速度。b.提高器件抗辐射能力；c.抑制CMOS电路的闩锁效应；

d.硅-绝缘体CMOS工艺比体硅CMOS工艺简单，且能排除某些在体硅CMOS工艺中存在的危害成品率的因素。

第124页：硅片清洗工艺在微电子工艺中

硅片清洗工艺在微电子工艺中，晶片清洗的技术及达到的洁净度是影响器件成品率、品质及可靠性最重要的因素之一。在工艺技术发展到深亚微米尺度之后，由于清洗不佳引起的器件失效已超过微电子器件制造中总损失的一半。

因此，如何清洗晶片，以达到超洁净度的要求，是微电子工艺中最重要、最严谨的工作之一。在数百个工艺步骤中，通常有多达30%的步骤为晶片清洗。

晶片的清洗技术，从早期的RCA清洗配方利用高纯度湿法化学清洗至今，已沿用40多年，只是在化学配比及清洗顺序方面做了一些细微的修改和调整。目前国内外都在研究开发更加先进的清洗工艺技术，如干法清洗工艺技术和气相清洗技术，以满足ULSI日益提高的工艺要求。

到目前为止，清洗已经不再是一个单一的步骤，而是一个系统工程。

第125页：硅片清洗的目的

硅片清洗的目的

清除硅片表面的污染，如微粒、有机物及金属离子等杂质。此外，清洗过程中造成的硅片表面化学态、氧化膜厚度、表面粗糙度等也是同样重要的参数。污染可能来源对器件的影响微粒设备、环境、水、低氧化层击穿电压；多晶硅、金属线桥接；化学品、容器针孔；可靠性金属设备、环境、水、化学品、低氧化层击穿电压；漏电；容器、离子注入、刻蚀起始电压漂移；可靠性有机物光刻胶残留、化学品、改变氧化速率；降低氧化品质容器、油漆涂料挥发微粗糙化学品、硅片原材料、低氧化层击穿电压；低载流子迁移率清洗程序本征化学品、环境、水、降低栅氧化层品质；高接触窗电阻；降低硅晶氧化物气体品质；不良硅化物

第126页：硅片清洗的要求ULSI工艺中

硅片清洗的要求ULSI工艺中，硅片在进入高温炉进行扩散或氧化之前、化学气相淀积之前或刻蚀工艺后均需进行化学清洗、超纯水洗涤及除湿干化，使硅片表面达到非常高的洁净度。

ULSI硅片清洗后的规范1微粒（>0.1µm）/（个/cm2）<0.12金属离子（ppb）<0.13阴离子（ppb）<104微粗糙度（nm）<0.55本征氧化物（ppb）<0.56有机碳含量（ppb）<5

第127页：湿法化学清洗技术湿法化学清洗程序主要以R

湿法化学清洗技术湿法化学清洗程序主要以RCA（RCA,美国无线电公司）清洗程序为主。RCA清洗法的清洗思路是：首先去除硅片表面的有机沾污，因为有机物会遮盖部分硅片表面，从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除；

然后溶解氧化膜，因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷；最后再去除颗粒、金属等沾污，同时使硅片表面钝化。

RCA清洗法主要包括以下几种清洗液：a. SPM (H2SO4/H2O2，120－150℃)：SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。

用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

第128页：b. HF（DHF，20－25℃）

b. HF（DHF，20－25℃）

用于去除硅片表面的自然氧化膜，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。它可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。c. APM（SC1，NH4OH/H2O2/H2O，30－80℃）：用于去除颗粒和有机物质。由于H2O2的作用，硅片表面有一层自然氧化膜，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于自然氧化层与硅片表面的Si被OH-腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。在NH4OH腐蚀硅片表面的同时，H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜，阻止颗粒重新粘附在硅片表面。d. HPM（SC2，HCl/H2O2/H2O

第129页：典型的RCA湿法清洗工艺过程如图所示

典型的RCA湿法清洗工艺过程如图所示

目前，所用的大部分的清洗工艺都是在此基础上进行改良，对RCA中的化学配方和清洗程序做了改变，加以组合以更加符合各种清洗工艺要求。

第130页：湿法化学清洗工艺的发展清洗应用程序扩散前

湿法化学清洗工艺的发展清洗应用程序扩散前清洗栅级氧化前清洗化学气相淀积前清洗清洗方式：早期的手动方式→自动化湿法化学清洗站（wetchemical station）；

供酸、换酸系统（chemical supplysystem）→自动化控制未来的湿法化学清洗工艺将要求尽量在室温条件下反应，减少工艺步骤，使用尽量少的超净水及化学试剂达到预想的清洗效果，最终达到符合环境管理及硅片生产的技术和经济效益的需求。

第131页：干法清洗技术采用气相化学反应进行清洗

干法清洗技术采用气相化学反应进行清洗，在常温或低温下，利用等离子体、射频或辐射提高化学反应的活化能，增加对硅片表面的清洗能力，是湿法化学清洗工艺的替代清洗技术。主要工艺技术：HF/H2O蒸汽清洗技术；紫外线/臭氧干洗技术；

Ar等离子体干洗技术一般情况下，硅片可在湿法化学清洗后，再利用干法清洗去除表面碳氢化合物等有机杂质及自然氧化物，以确保后续的薄膜淀积工艺达到高品质。

第132页：物理清洗技术利用物理原理来清洗硅片

物理清洗技术利用物理原理来清洗硅片，不使用任何化学品。

常用清洗方法：刷洗、超声波振荡、高压喷洗、高压气体喷洗主要清洗设备：刷洗机（scrubber）;冷冻喷雾清洗机（cryogenic aerosol cleaner）物理清洗技术主要应用于去除工艺诱发的微粒污染，如刻蚀、离子注入、化学气相淀积（CVD）或物理气相淀积（PVD）工艺后附着在硅片表面的微粒。

第133页：未来的清洗技术面临的挑战

未来的清洗技术面临的挑战

清洗越来越大的硅片;庞大、复杂且昂贵的清洗设备;化学品、超纯水等造成的清洗成本;废水废气对环境的污染目前，开发高效、省时、省力、省物、省电、无污染的集成清洗技术是非常明确的目标：a.清洗设备⎯简结构、多功能配合大直径晶片清洗技术，未来晶片的清洗设备将由复杂的多槽式向密闭单槽式演变，大大缩小设备的占地面积和制造成本，减少清洗材料的用量。

第134页：b.清洗材料⎯高纯度、低杂质

b.清洗材料⎯高纯度、低杂质、无污染开发能够达到RCA混合溶液清洗效果的单一清洗配方，得到超洁净的无微粒、金属离子和表面微粗糙的晶片表面。如美国的J. T.Baker开发的“Dublin”单一清洗配方，可望取代复杂的RCA混合溶液清洗。

c.清洗工艺⎯快速、简洁的清洗程序光源开发循环周期短、清洗效率高、产能大的清洗工艺，如无化学品的晶片清洗工艺。美国RSC公司开发出一种光子惰性气体清洗工惰性气体艺技术，它是一种无化学品、低成本、无环境污染的超洁净无水干式清洗。

第135页：本章小结1微电子加工环境净化标准的等级

本章小结1微电子加工环境净化标准的等级，半导体器件对纯水、气体及化学试剂的要求。2大直径硅单晶(3种)制备方法的原理及其特点。3硅单晶中存在的(4种)缺陷和(3类)有害杂质。4常用的吸除技术的种类(2类5种)。5半导体器件对硅单晶材料的基本要求(6点)。

6晶体定向、晶面标识的目的，划片方向的确定。7晶体表面(2种)精细加工的方法，精细抛光的(3种)方法。8抛光粉的成分，SiO2胶体的抛光机理。

第136页：单晶生长过程中

在单晶生长过程中，如何保证单晶电阻率的均匀性？答：单晶硅的电阻率的影响因素：单晶硅的电阻率与沿生长轴方向杂质质量比浓度NSO成正比。可见，单晶硅的电阻率ρ是NSO的函数，而NSO随χe变化。

且χe主要受结晶速度υl、杂质在熔硅中的扩散系数Dl、及过渡区厚度δl的影响,而Dl(T),υl(dT/dt)均与T有关。例题选讲

第137页：保证措施

保证措施

A、保持熔硅液面在温度场中的位置不变，让坩埚自动跟踪熔硅液面下降而上升，即坩埚的最大上升速度与熔硅液面下降的速度相同，从而消除T对ρ电阻率的影响。B、保证热对流的稳定性，即采用晶体旋转方向与热对流方向相反的方法来抑制热对流。尽可能使液面平稳，消除过渡区宽度δl变化而引起的杂质的分凝现象，从而消除单晶轴向和径向微小范围内电阻率不均匀。所以，保证拉晶过程中的T、dT/dt的稳定性对单晶电阻率的均匀性很重要。

第138页：00图(a)图(b)2

00图(a)图(b)2、已知某污染因如的几率密度f(SD)如图(a),(b)所示，使分别证明两种分布情况下的成品率分别为：

第139页：[证明]

[证明]

A、设几率密度函数分布的峰值为F，则图(a)所示的几率密度分布函数可表示为：0图(a)将上式(1)代入(2)式，可求得：

第140页：将上式(3)代入(1)式

将上式(3)代入(1)式，可求得图(a)所示的几率密度分布函数为：

第141页：即证。

即证。

第142页：0图(b )B、设几率密度函数分布的峰值

0图(b )B、设几率密度函数分布的峰值为F，则图(b)所示的几率密度分布函数可表示为将上式(4)代入(5)式，可求得：(4)将上式(6)代入(4)式，可求得图(a)所示的几率密度分布函数为：

第143页：即证。

即证。

第144页：微电子加工环境对半导体器件的生产有什么影

微电子加工环境对半导体器件的生产有什么影响？4.成品率、几率密度函数的含义是什么？怎样提高成品率？答：成品率指无缺陷几率，遵循Poisson统计，可表示为：答：微电子加工环境是指微电子产品在加工过程中所接触空气、水、化学试剂、加工所用的各种气体。

如果器件的线宽达到亚微米级，则环境中的任何粒径（>0.5μm）的尘埃或杂质团都会破坏加工图形，产生加工缺陷；任何有害杂质都有可能改变器件的特性，也许器件的可靠性。

第145页：简述超净空间环境的净化标准

简述超净空间环境的净化标准：下表列出相关数据。

5.简述超净空间环境的净化标准、净化环境的措施与净化设备的种类。

答：净化标准：每立方米空气中计数粒子数（粒径≥0.5μm）适用范围粒子数/立方米（粒径≥0.5μm）等级≤351级≤35×1010级光刻、制版≤350×100100级扩散、CVD≤350×10001000级封装、测试≤350×1000010000级单晶制备≤35×100000100000级

第146页：在10级的洁净室中

6、在10级的洁净室中，把直径为125mm的硅片放在层流空气中1min,空气层流速度为30m/min,求落在硅片上的尘埃数。该体积的空气中所含的尘埃粒子(直径≥0.5μm)数为：如果硅片上有200只芯片，一只芯片上落上一个尘埃粒子，则有64%的芯片上有尘埃。

解：10级洁净室中每立方米中（直径≥0.5μm）的粒子数有350个，1min内经过硅片的空气体积为：

第147页：超纯水的含义、衡量标准及制备方法。答

• 7.超纯水的含义、衡量标准及制备方法。答：超纯水是指杂质含量极低的水，主要用于晶片、石英器皿、工装夹具等清洗以及化学试剂的配置。一般用电阻率来衡量。IC用的超纯水的ρ≥15MΩ
• cm;分立器件用的ρ≥13MΩ
• cm。超纯水的制备方法：离子交换法、电渗析法和反渗透法。净化环境的措施：1、净化进入加工空间的空气。2、避免人员及设备将尘埃代入加工空间。净化设备的种类：洁净室的净化和局部净化。洁净室的净化有垂直层气流、水平层流式和乱流式。局部净化的设施有：净化工作台、净化通道、风淋室。

第148页：超纯气体有哪几种

8.超纯气体有哪几种？化学试剂的纯度分为哪几类？答：超纯气体有：O2, H2, N2, Ar2及SIH4，PH3，CF4，NH3，HCl等一些特殊气体。

化学试剂有：氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）,盐酸（HCl）、醋酸(CH3COOH)三氯化磷(PCl3)、双氧水（H2O2）、氨水、甲醇、乙醇、丙酮、三氯乙烯、。化学试剂的纯度分为：化学纯、分析纯、优级纯（特级纯）、电子纯和MOS纯。

第149页：课后习题1、加工环境对半导体器件的生产有

• 课后习题1、加工环境对半导体器件的生产有什么影响？微电子工艺对环境有哪些基本要求？2、直拉法生长硅单晶的工艺过程及要注意的地方。
• 3、硅片的晶向标示有什么作用？4、简述硅片的制备步骤。
• 5、硅单晶中主要会有哪些缺陷？6、为什么晶体硅产业是一个高污染产业？7、成品率、几率密度函数的含义是什么？怎样提高成品率？8、简述超净空间环境的净化标准、净化环境的措施与净化设备的种类。
• 9、超纯水的含义、制备方法及衡量标准。
• 10、超纯气体有哪几种？化学试剂的纯度分为哪几类？