氧化與擴散
以三選一題型學習乾式氧化與濕式氧化的差異、熱氧化所消耗的矽厚度,以及擴散係數的溫度相依性。
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氧化與擴散的重點
將矽在高溫的氧氣或水蒸氣環境中加熱,表面會形成高品質的SiO2膜。這稱為熱氧化,長期用於閘極絕緣膜、元件隔離與遮罩等。
熱擴散是在高溫下藉由原子擴散,將雜質導入矽中的方法。擴散的進行程度強烈依賴溫度,因此溫度與時間的管理十分重要。
氧化與擴散的題目列表(50題)
- 關於矽的熱氧化,下列對乾式氧化(O2)與濕式氧化(H2O)的比較,何者正確?
- 將矽熱氧化形成厚度為 x 的 SiO2 薄膜時,被消耗的矽厚度約為多少?
- 關於矽中雜質的擴散係數與溫度的關係,下列何者正確?
- 微細的 LSI 主要採用下列何種方法進行元件隔離?
- 熱氧化時,當氧化層變得夠厚後,氧化層厚度與氧化時間的關係,下列何者正確?
- 矽上的氧化層會依厚度呈現各種顏色,其原因為何?
- 要一次對大量晶圓進行熱氧化時,通常使用何種設備?
- 在熱擴散中,於表面導入一定量雜質的步驟之後,將雜質推入更深處的步驟稱為什麼?
- 關於矽熱氧化中氧化速率對晶面方向的依賴性,下列何者正確?
- 在閘極氧化層中導入氮而形成氮氧化膜(SiON)的主要目的為何?
- 熱氧化層之所以可用作擴散時的雜質遮罩,其原因為何?
- 為了減少 Si/SiO2 介面的介面態,而在含氫氣氛中進行的熱處理稱為什麼?
- 熱氧化時添加少量氯化氫(HCl)等含氯氣體,其主要目的為何?
- 將含硼的矽熱氧化時,介面附近矽側的硼濃度會有何傾向?
- 以燈管等逐片將晶圓在數秒左右的短時間內加熱至高溫的熱處理稱為什麼?
- 與熱氧化形成的 SiO2 薄膜相對介電常數最接近的值為何?
- 矽之所以長期被廣泛用作 MOS 元件材料,下列何者為其主要原因之一?
- 若閘極氧化層中含有鈉離子等可動離子,會發生什麼問題?
- 在矽中的熱處理擴散相對較慢、容易形成淺接面的 n 型雜質是哪一個?
- 關於高溫分解氧化(氫氣燃燒氧化,pyrogenic oxidation),下列說明何者正確?
- 優質熱氧化層(SiO2)的介電崩潰電場的大致標準,下列何者正確?
- 在晶圓表面附近使氫與氧反應,於短時間內製作優質薄氧化層的方法為何?
- 在薄閘極氧化層的表面,導入以電漿產生之氮的處理稱為什麼?
- 以相同的稀氫氟酸蝕刻時,熱氧化層與以 CVD 成膜的氧化層,其蝕刻速率的一般關係為何?
- 熱氧化時,因氧化而產生的過量間隙矽被注入矽中而成長的缺陷是哪一個?
- 提高熱氧化的溫度後,相同時間內所得到的氧化層厚度會如何?
- 在 LOCOS(選擇性氧化)中,氧化層像鳥嘴般侵入氮化膜遮罩邊緣下方的現象稱為什麼?
- 在高壓的氧化氣氛下進行熱氧化的優點,下列何者正確?
- 關於使用氧自由基的自由基氧化,下列特徵何者正確?
- 依 Deal-Grove 模型,熱氧化是在何處進行的?
- 矽的乾式熱氧化中發生的化學反應,下列何者正確?
- 矽的熱氧化一般進行的溫度範圍,下列何者最接近?
- 關於半導體製造中雜質的「擴散」,下列說明何者正確?
- 關於矽熱氧化層的典型用途,下列何者正確?
- 擴散係數 D 的單位,下列何者正確?
- 關於菲克第一定律的內容,下列何者正確?(J:擴散通量,D:擴散係數,C:濃度,x:位置)
- 在相同溫度下擴散雜質時,若將擴散時間變為 4 倍,雜質擴散開來的距離大約為幾倍?
- 在熱擴散中,表面雜質濃度維持固定的擴散(定表面濃度擴散)與擴散固定量雜質的情況(有限量擴散),兩者分布形狀的組合,下列何者正確?
- 在熱擴散中將磷導入矽時,一直被用作液態擴散源的化合物是哪一個?
- MOS 結構的氧化層及其介面中的電荷種類,一般的分類組合為何?
- 在 Deal-Grove 模型中,熱氧化初期(氧化層仍薄時)的氧化層厚度與時間的關係,下列何者正確?
- 對於用於 LOCOS 等元件隔離的場氧化層,與 MOSFET 的閘極氧化層,兩者厚度的關係一般何者正確?
- PN 接面的「接面深度」,一般的定義為何者正確?
- 在氧化矽的期間,硼或磷的擴散比未氧化時更快的現象稱為什麼?
- 以乾式氧化製作厚度數十 nm 以下的薄氧化層時,已知會偏離 Deal-Grove 模型的是何者?
- 在 LOCOS 中,氮化膜遮罩下方的矽表面形成薄氮化物,使後續的閘極氧化層局部變薄或不良的現象稱為什麼?
- 熱氧化所產生之氧化層的壓縮應力,在約 950℃ 以上的高溫氧化中會變小,其主要原因為何?
- SiO2 膜可用作硼或磷擴散的遮罩,卻難以作為鎵或鋁的遮罩,其原因何者正確?
- 在雜質濃度遠高於本質載子密度的區域,關於砷等的擴散係數隨濃度改變的現象,下列說明何者正確?
- 將含有大量雜質的多晶矽(polysilicon)熱氧化時,下列特徵何者正確?