半導(dǎo)體硅材料復(fù)習(xí)題

一填空題

L根據(jù)單晶硅的使用目的不同，單晶硅的制備工藝也不同，主要的制備

工藝有兩種，分別是（區(qū)域熔煉法和切克勞斯基法）。

3.在熱平衡狀態(tài)半導(dǎo)體中，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合的過(guò)程保持動(dòng)態(tài)平衡，

從而使載流子濃度保持定值，則處于此種狀態(tài)下的載流子為（平衡載流

子）。處于非平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體，其載流子濃度也不再是nO和pO（此處0

是下標(biāo)），可以比他們多出一部分。比平衡狀態(tài)多出來(lái)的這部分載流子

稱為（非平衡載流子）。

4使縱向電阻率逐漸降低的效果與使電阻率逐漸升高的效果達(dá)到平衡，

就會(huì)得到縱向電阻率比較均勻的晶體。方法：（變速拉晶法，雙母煙

法），（）。

5多晶硅的生產(chǎn)方法主要包含：（SiC14法、硅烷法、流化床法、西門子

改良法）O

6硅片風(fēng)基要工藝流程包括：?jiǎn)尉L(zhǎng)一整形一（切片）一晶片研磨及磨

邊f(xié)蝕刻一（拋光）一硅片檢測(cè)一打包。

7純凈半導(dǎo)體Si中摻V族元素的雜質(zhì)，當(dāng)雜質(zhì)電離時(shí)釋放電子。這種雜質(zhì)

稱（施主雜質(zhì)）

8.在P型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是：（空穴）

9.總厚度變差TTV是指：（硅片厚度的最大值與最小值之差）

10.?常用的半導(dǎo)體電阻率測(cè)量方法有：（直接法、二探針?lè)?、三探?/p>

法、四探針?lè)?、多探針。）?/p>

1、在晶格中，通過(guò)任意兩點(diǎn)連一直線，則這直線上包含了無(wú)數(shù)個(gè)相同

的格點(diǎn)，此直線稱為晶列o

2、精儲(chǔ)是利用不同組分有不同的—沸點(diǎn)在同一溫度下，

各組分具有不同蒸汽壓的特點(diǎn)進(jìn)行分離的。

3、物理吸附的最大優(yōu)點(diǎn)是其為一種可逆_______過(guò)程，吸附劑經(jīng)

脫附后可以循環(huán)使用，不必每次更換吸附劑。

4、多晶硅的定向凝固，是在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和

未凝固體中建立起特定方向的—溫度梯度o

5、工業(yè)硅生產(chǎn)過(guò)程中一般要做好以下幾個(gè)方面：_、觀察爐子情

況，及時(shí)調(diào)整配料比一、選擇合理的爐子結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)

—;及時(shí)搗爐，幫助沉料一和_____保持料層有良好的透氣性

6、改良西門子法包括五個(gè)主要環(huán)節(jié)：SjHC%的合成；SjHC口精儲(chǔ)提

純；S/C4的氫還原；尾氣的回收；S*14的氫化分離

7、由高純的多晶硅生長(zhǎng)單晶硅基本是以____區(qū)熔法；直拉法兩種

物理提純生長(zhǎng)方法為主。

8、CZ法生長(zhǎng)單晶硅工藝主要包括加料，熔化，縮頸生長(zhǎng)，放肩生

長(zhǎng)，等徑生長(zhǎng)，______尾部生長(zhǎng)—6個(gè)主要步驟。

9、以硅石和碳質(zhì)還原劑等為原料經(jīng)碳熱還原法生產(chǎn)的含硅97%以上的

產(chǎn)品，在我國(guó)通稱為工業(yè)硅或冶金級(jí)硅____o

10、總厚度變差TTV是指：—硅片厚度的最大值與最小值之差

—;翹曲度WARP是指—硅片的中面與參考面之間的最大距離與最

小距離之差__________O

1.晶體缺陷主要包含有以下四種，分別為：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和

體缺陷

1.單晶硅的主要生產(chǎn)方法是：西門子改良直拉法

3.在P型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是：空穴

4.硅片的主要工藝流程包括單晶生長(zhǎng)一整形一切片一晶片研磨及磨邊一

蝕刻f拋光一硅片檢測(cè)一打包

5.純凈半導(dǎo)體Si中摻V族元素的雜質(zhì)，當(dāng)雜質(zhì)電離時(shí)釋放電子。這種雜

質(zhì)稱施主雜質(zhì).

6.當(dāng)半導(dǎo)體中載流子濃度的分布不均勻時(shí)，載流子將做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；

在半導(dǎo)體存在外加電壓情況下，載流子將做漂移運(yùn)動(dòng)。

7.非平衡載流子通過(guò)復(fù)合效應(yīng)而消失，非平衡載流子的平均生存時(shí)

間叫做壽命一壽命T與復(fù)合中心在禁帶中的位置密切相關(guān)

8.常用的半導(dǎo)體電阻率測(cè)量方法有直接法、二探針?lè)?、三探針?lè)ā⑺奶?/p>

針?lè)?、多探?/p>

1.1氯氫硅還原法最早由西門壬公司研究成功。

2.CZ法生長(zhǎng)單晶硅工藝主要包括加粒，熔化，縮頸牛長(zhǎng),放肩牛長(zhǎng),

等徑牛長(zhǎng),尾部生長(zhǎng)6個(gè)主要步驟。

3.由高純的多晶硅生長(zhǎng)單晶硅基本是以區(qū)熔法和直拉法兩種物理提純

生長(zhǎng)方法為主。

4.由高純的多晶硅生長(zhǎng)單晶硅基本是以—區(qū)熔法和

_________直拉法—兩種物理提純生長(zhǎng)方法為主。

5.多晶硅的定向凝固，是在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和

未凝固體中建立起特定方向的—溫度梯度o

1、PN結(jié)電容可分為—擴(kuò)散電容和過(guò)渡區(qū)電容——兩種。

2、當(dāng)MOSFET器件尺寸縮小時(shí)會(huì)對(duì)其閾值電壓VT產(chǎn)生影響，具體地，對(duì)

于短溝道器件對(duì)VT的影響為_、下降,對(duì)于窄溝道器件對(duì)VT的影

響為上升O

3、在NPN型BJT中其集電極電流IC受VBE—電壓控制，其基極電流

IB受_VBE—電壓控制。

4、硅-絕緣體SOI器件可用標(biāo)準(zhǔn)的MOS工藝制備，該類器件顯著的優(yōu)點(diǎn)是

寄生參數(shù)小，響應(yīng)速度快等。

5、PN結(jié)擊穿的機(jī)制主要有—雪崩擊穿、齊納擊穿、熱擊穿—等等幾種。

6、當(dāng)MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)之后，漏電流發(fā)生不飽和現(xiàn)象，箕中主要的原

因有一溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)、漏溝靜電反饋效應(yīng)和空間電荷限制效應(yīng)

7、晶體缺陷主要包含有以下四種，分別為：一點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷

和體缺陷。

8、晶體生長(zhǎng)可分為以下三類：—固相生長(zhǎng)、液相生長(zhǎng)和汽相。

9、原胞的概念：—選取最小的重復(fù)單元來(lái)反映晶格的周期性—

10、精微是利用不同組分有不同的沸點(diǎn)，在——同一溫度——各組

分具有不同蒸汽壓的特點(diǎn)進(jìn)行分離的。

1、晶格的概念：—晶體中原子的周期性排列稱為晶格。

2、為了加強(qiáng)蒸發(fā)作用，區(qū)域提純應(yīng)在一真空一中進(jìn)行。

3、目前國(guó)內(nèi)主要用一熱交換法—來(lái)進(jìn)行鑄錠生長(zhǎng)，主要從國(guó)外進(jìn)

口。

4、從多晶硅硅錠的剖面圖中可以看出，幾乎所有的晶粒都是沿著底

部向上部方向生長(zhǎng)的。

5、工業(yè)中經(jīng)常在石英用竭內(nèi)壁涂覆—氮化硅—涂層，這樣可以減少硅

熔體與石英川堪的直接作用，從而降低氧濃度。

6、晶體硅中的主要雜質(zhì)氧的作用：氫和氧作用能結(jié)合成復(fù)合體和可

以促進(jìn)氧的擴(kuò)散，導(dǎo)致氧沉淀、氧施主生成的增強(qiáng)。

7、太陽(yáng)能硅片的平整度一般用TIR和_FPD_這兩個(gè)參數(shù)來(lái)表示。

8、鑄造多晶硅與單晶硅相比，效率要低一些，成本小得多所以相

對(duì)來(lái)說(shuō)性價(jià)比更—高。

9、鑄造多晶硅的制畧方法有—澆鑄法_、_直熔法、—電磁感應(yīng)

冷土甘煙連續(xù)拉晶法—等。

10、工業(yè)生產(chǎn)中生長(zhǎng)單晶硅有兩種方法：直拉法—和—區(qū)熔法

二選擇題

1.硅片制備主要工藝流程是_A_。

A.單晶生長(zhǎng)一整形一切片一晶片耐磨及磨邊一蝕刻一拋光一硅片檢測(cè)一

打包

B.單晶生長(zhǎng)一切片一整形一晶片研磨及磨邊一蝕刻一拋光一硅片檢測(cè)一

打包

C.單晶生長(zhǎng)一整形一切片一蝕刻一晶片研磨及磨邊一拋光一硅片檢測(cè)一

打包

D.單晶生長(zhǎng)一整形一切片一晶片研磨及磨邊一拋光一蝕刻一硅片檢測(cè)一

打包

2.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A―o

A.調(diào)整晶體生長(zhǎng)的熱系統(tǒng)，使熱場(chǎng)的徑向溫度梯度增大

B.調(diào)節(jié)拉晶的運(yùn)行參數(shù)，例如對(duì)于凸向熔體的界面加快拉速，增加其凝

固速度增加利用結(jié)晶潛熱使界面趨于平坦

C.調(diào)整晶體或者用煙的轉(zhuǎn)速，調(diào)整高溫液流的增減

D.增大土甘期內(nèi)徑與晶體直徑的比值

3、那個(gè)不是影響直拉單晶硅的電阻率均勻性的因素(D)

A、分凝B、蒸發(fā)C、坦煙污染D、損壞

4、半導(dǎo)體材料的電阻率與載流子濃度有關(guān)，同樣的摻雜濃度，載流子的

遷移率越大，材料的電阻率(C)

A、越高B、不確定C、越低

D、不變

5、在我國(guó)通常稱為工業(yè)硅或冶金級(jí)硅含量在—D以上。

A90%B92%C95%D97%

6、下列關(guān)于硅的說(shuō)法不正確的是(C)

A.硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體

B.硅的導(dǎo)電性能介于金屬與絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料

C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)

D.加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氫氣、氧氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)

7、關(guān)于光生伏特效應(yīng)敘述中錯(cuò)誤的是(C)

A用能量等于或大于禁帶寬度的光子照射p-n結(jié)；

Bp、n區(qū)都產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，產(chǎn)生非平衡載流子；

C非平衡載流子不破壞原來(lái)的熱平衡；

D非平衡載流子在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，n區(qū)空穴向p區(qū)擴(kuò)散，p區(qū)電子向n

區(qū)擴(kuò)散；

8、對(duì)于臨界晶核，即與母相達(dá)成平衡，可以穩(wěn)定存在的晶核來(lái)說(shuō)，下

列應(yīng)該滿足的條件是(B)

(1)、母相壓強(qiáng)等于外壓強(qiáng)(2)、三個(gè)相的化學(xué)勢(shì)相等

(3)、新相壓強(qiáng)大于外壓強(qiáng)(4)、新相壓強(qiáng)必須小于外壓強(qiáng)

A、(1)、(2)、(4)

B、(1)、(2)、(3)

C、(4)

D、(1)、(2)、(3)、(4)

9、固相晶化是指非晶硅薄膜在一定的保護(hù)氣中，在(D)攝氏度以

上

進(jìn)行常規(guī)熱處理。

A.300B.400C.500D.600

10、正常凝固是最寬熔區(qū)的區(qū)域提純，在進(jìn)行第一次熔化過(guò)后，能不能

進(jìn)入第二次提純這個(gè)階段(B)

A、能B、不能

C、不確定D、有時(shí)可以，有時(shí)不可以

11、當(dāng)晶體生長(zhǎng)的較快，內(nèi)用煙中雜質(zhì)量變少，晶體的電阻率

—A______

A.上升B.下降C.不變D.不確定

12、下列鑄造多晶硅的制備方法中，(C)沒(méi)有用煙的消耗，降低了

成本，同時(shí)又可減少雜質(zhì)污染長(zhǎng)度。

A.布里曼法B.熱交換法C.電磁鑄錠法D.澆

鑄法

13、在晶體凝固過(guò)程中，存在溫度梯度的是_Bo

A.上部和邊緣部分B.中部和邊緣部分C.上部和底部D.

底部和邊緣部分

14、化學(xué)提純高純多晶硅的生產(chǎn)方法大多數(shù)分為三個(gè)步驟，一下正確的

是(B)。

(1)中間化合物的合成(2)、中間化合物

的分離提純

(3)、中間化合物被還原或者是分解高純硅(4)、中間化合物

的去除

A、(1)、(2)、(4)

B、(1)、(2)、(3)

C、(4)

D、(1)、(2)、(3)、(4)

15、面心立方晶格中原子密度最大的晶向是(B)

A[100]B[110]C[lll]D[121]

16、單晶硅晶胞常數(shù)為0.543nm,(111)晶面的面間距和原子密度為(

C)

A.面間距:0.768nm；面密度：4.748nm-2

B.面間距:0.543nm；面密度:6.783nm-2

C.面間距：0.941nm；面密度：7.801nm-2

D.面間距:0.543nm；面密度:7.801nm-2

17、以下是制備a-SI的方法是(B)

A.三氯氫硅還原法B.輝光放電C硅烷熱分解D.四氯化硅還原法

18、下列與硼氧復(fù)合體缺陷無(wú)關(guān)的是(D)

A.氧B.硼C.溫度D.濕度

19、直拉法生長(zhǎng)單晶硅拉晶過(guò)程有哪幾個(gè)主要階段？(B)

①籽晶熔接②引晶和縮頸③等徑生長(zhǎng)④收晶

A.①②B.①②③④C.②③④D.③④

20、在本征半導(dǎo)體Si和Ge中摻入少量的五價(jià)原子（如P、As）時(shí)，就形

成n型半導(dǎo)體，這種摻入后多余的電子的能級(jí)在禁帶中緊靠處。（A

D）

A、空帶B、滿帶C、價(jià)帶D、導(dǎo)帶

21、通常用來(lái)提純工業(yè)級(jí)Si生產(chǎn)多晶硅。（C）

A、C12B、SiHC13C、HC1D、SiC14

22、下面哪個(gè)不是硅片的清洗方法（D）

A.化學(xué)清洗法B.超聲清洗法

C.真空高溫清洗法D.清水清洗法

23、改良西門子法與原來(lái)的方法相比，系列哪一項(xiàng)不是增加的內(nèi)容？（

A）

A.三氯氫硅的合成B.四氯化硅的氫化工藝

C.還原尾氣干法回收系統(tǒng)D.實(shí)現(xiàn)閉路循化

24、下列關(guān)于鑄造多晶硅的方法敘述中，錯(cuò)誤的是（B）

A.布里曼法的特點(diǎn)是用煙和熱源在凝固開始時(shí)做相對(duì)位移

B.用熱交換法時(shí)一般在用堪底部置一熱開關(guān)，熔化時(shí)熱開關(guān)打開，起加

熱作用

C.電磁鑄錠法是利用電磁感應(yīng)的冷用期來(lái)加熱熔化硅原料，熔化與凝固

可在不同部位進(jìn)行

D.澆鑄法的特點(diǎn)是熔化和結(jié)晶在兩個(gè)不同的用?煙中進(jìn)行

25、珀煙的污染（引入P型雜質(zhì)）會(huì)使N型單晶尾部的電阻率，使P型單

晶尾部電阻率。

(A)

A、增高減小B、減小增高C、減小減小

D、增高增高

26.義屯［易氫硅的方法錯(cuò)誤的是（A）

A、硅烷法B、絡(luò)合物法C、固體吸附法

D、精儲(chǔ)法

27、單晶硅與多晶硅的根本區(qū)別是（B）

A.純度B.原子排列方式C.導(dǎo)電能

力D.原子結(jié)構(gòu)

28、半導(dǎo)體工業(yè)所用的硅單晶（C）是用CZ法生長(zhǎng)的。

A.70%B.80%C.90%D.60%

29、對(duì)于大注入下的直接復(fù)合，非平衡載流子的壽命不再是個(gè)常數(shù)，它

與（C）O

A.非平衡載流子濃度成正比；B.平衡載流子濃度成正比；

C.非平衡載流子濃度成反比；D.平衡載流子濃度成反比。

30、一塊半導(dǎo)體壽命T=15的，光照在材料中會(huì)產(chǎn)生非平衡載流子，光

照突然停止30Ms后，其中非平衡載流子將衰減到原來(lái)的（C）。

A.1/4；B.1/e；C.1/e2；D.1/2

1、高純硅不用于以下哪些方面？B

A、制作二極管B、制作普通玻璃C、整流器D、

集成電路

2、硅晶體屬于什么原子結(jié)構(gòu)？B

A、氯化鈉結(jié)構(gòu)B、金剛石結(jié)構(gòu)C、閃鋅礦結(jié)構(gòu)

D、纖鋅礦

3、硅晶體中的原子密度為？C

A、3*1。22個(gè)/cn?B、4*1。22個(gè)/cm，C、5*1。22個(gè)/cnr3

D^6*10227b/cni3

4、工業(yè)吸附要求吸附劑滿足哪些要求？A

A、容易再生，易得、低廉B、一定要進(jìn)口的C、只要效果

好，無(wú)需考慮成本

D、最好是一次性的

5、以下哪個(gè)不是影響鑄造多晶硅晶體生長(zhǎng)的主要因素？D

A、晶粒尺寸B、固液界面C、熱應(yīng)力D、設(shè)備價(jià)

格

6、多晶硅片生成流程中不包括？D

A、清洗硅料B、裝料C、化料D高溫消毒

7、以下選項(xiàng)中不是硅片清洗的作用的是？C

A、在等離子邊緣腐蝕中，如果有油污、水汽、灰塵和其他雜質(zhì)

存在，會(huì)影響器件的質(zhì)量，清洗后質(zhì)量大大提高

B、在硅片外延工藝中，雜質(zhì)的存在會(huì)影響硅片的電阻率不穩(wěn)定

C、在太陽(yáng)能材料制備過(guò)程中，在硅表面涂一層具有良好性能的

增反膜，有害的雜質(zhì)離子進(jìn)入二氧化硅層，會(huì)降低絕緣性能，清洗后絕

緣性能會(huì)更好

D、硅片中雜質(zhì)離子會(huì)影響P-N結(jié)的性能，引起P-N結(jié)的擊穿電壓

降低和表面漏電，影響P-N結(jié)的性能

8、在給硅片清洗時(shí)，通常將雜志分為三類，包括：A

①分子雜質(zhì)②原子雜質(zhì)③化學(xué)雜質(zhì)④離子雜質(zhì)

A、①②④B、①②③C、②③④D、

①③④

9、在清洗硅片時(shí)常用到真空高溫處理法，不是其優(yōu)點(diǎn)是：D

A、由于硅片處于真空狀態(tài)，因而減少了空氣中灰塵的沾污

B、硅片表面可能吸附的一些氣體和溶劑分子的揮發(fā)性增加

C、硅片可能沾污的一些固體雜質(zhì)在真空高溫條件下，易發(fā)生分

解而除去

D、對(duì)一些復(fù)雜的容器或器件也能清洗

10、三氯氫硅的符號(hào)表示是：A

A、SiHCl3B、SiH2Cl3C、SeHCl3D、

Si3HCl

三簡(jiǎn)答題（40分）

1、P-N結(jié)的形成原理。

答：⑴P型和N型半導(dǎo)體都呈電中性；

⑵P型半導(dǎo)體的多子是空穴；N型半導(dǎo)體的多子是電子；

⑶當(dāng)P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體連接在一起時(shí)，由于PN結(jié)中不同區(qū)

域的載流子分布存在濃度梯度，P型半導(dǎo)體材料中過(guò)剩的空穴通過(guò)擴(kuò)散

作用流動(dòng)至N型半導(dǎo)體材料；同理，N型半導(dǎo)體材料中過(guò)剩的電子通過(guò)

擴(kuò)散作用流動(dòng)至P型半導(dǎo)體材料。電子或空穴離開雜質(zhì)原子后，該固定

在晶格內(nèi)的雜質(zhì)原子被電離，因此在結(jié)區(qū)周圍建立起了一個(gè)電場(chǎng)，以阻

止電子或空穴的上述擴(kuò)散流動(dòng)，該電場(chǎng)所在的區(qū)域及耗盡區(qū)或者空間電

荷區(qū)，故而稱為PN結(jié).

在交界面，由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)復(fù)合，出現(xiàn)空間電荷區(qū)。

2、直拉法生長(zhǎng)單晶硅拉晶過(guò)程有哪幾個(gè)主要階段？縮頸的主要目的是

什么？

答：主要階段：籽晶熔接、引晶和縮頸、放肩、等徑生長(zhǎng)、收晶

縮頸的主要目的：縮頸是指在引晶后略為降低溫度，提高拉速，拉一段

直徑比籽晶細(xì)的部分。其目的是排除接觸不良引起的多晶和盡量消除籽

晶內(nèi)原有位錯(cuò)的延伸。

3、影響直拉單晶硅中的氧濃度的因素：

硅中初始氧濃度、雜質(zhì)的種類和濃度、點(diǎn)缺陷濃度和種類、熱處理的溫

度和時(shí)間等等（碳、氮及其他雜質(zhì)原子的濃度、原始晶體硅的生長(zhǎng)條

件、熱處理氣氛、次序等。）

5、簡(jiǎn)述直熔法的工作原理和基本原理？

答：工作原理：硅原材料首先在用煙中熔化，用煙周圍的加熱器保

持用煙上部溫度的同時(shí)，自用煙的底部開始逐漸降溫，從而使用期底部

的熔體首先結(jié)晶。同樣的，通過(guò)保持固液界面在同一水平面并逐漸上

升。使得整個(gè)熔體結(jié)晶為晶錠。在這種制備方法中，硅原材料的熔化和

結(jié)晶都在同一個(gè)生煙中進(jìn)行。

基本原理：直接熔融定向凝固法，簡(jiǎn)稱直熔法，又稱布里奇曼法，即

在用期內(nèi)直接將多晶硅溶化，然后通過(guò)耐煙底部的熱交換等方式，使得

熔體冷卻，采用定向凝固技術(shù)制造多晶硅，所以，也有人稱這種方法為

熱交換法（HeatExchangeMethod,HEM）。

6、簡(jiǎn)述澆鑄法的工作原理和基本原理？

基本原理：定向凝固技術(shù)制備大晶粒的鑄造多晶硅

工作原理：在一個(gè)省煙內(nèi)將硅原料熔化，然后澆鑄在另一個(gè)經(jīng)過(guò)預(yù)

熱的干鍋內(nèi)冷卻，通過(guò)控制冷卻速率來(lái)制備大晶粒的鑄造多晶硅

7、鑄造多晶硅中有哪些雜質(zhì)，雜質(zhì)的來(lái)源、存在形式？

雜質(zhì)：⑴主要雜質(zhì)。和C

⑵其它雜質(zhì)N和H

⑶金屬雜質(zhì)Cu、Fe、Cr>Zn>Ag>B、Co等。

來(lái)源：0：一是來(lái)自于原材料，因?yàn)殍T造多晶硅的原料是微電子工業(yè)

的頭尾料、鍋底料等，本身就含有一定量的氧雜質(zhì)。二是來(lái)自于晶體

生長(zhǎng)過(guò)程

C：1.原材料中的C含量可能比較高；2.在晶體制備過(guò)程中由于石墨

用煙或石墨加熱器的蒸發(fā)，使C雜質(zhì)進(jìn)入晶體硅中。

N：來(lái)源于表面涂層Si3N4

H：來(lái)源于保護(hù)氣體而成為雜質(zhì)

金屬雜質(zhì)：器件加工過(guò)程中，過(guò)渡金屬

存在形式：C：替位態(tài)0：間隙態(tài)、氧沉淀、復(fù)合體N：氮對(duì)H：復(fù)

合體、懸掛鍵

A長(zhǎng)彳施明晶體缺陷主要類型

晶體缺陷主要包含有以下四種，分別為：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷

和體缺陷

點(diǎn)缺陷：弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷

線缺陷：位錯(cuò)（棱位錯(cuò)、刃位錯(cuò)、螺旋位錯(cuò)）

面缺陷：層錯(cuò)（外延層錯(cuò)、熱氧化層錯(cuò)）

體缺陷：空洞、夾雜物、沉淀等

9、畫出PN結(jié)能帶圖及載流子分布

PN結(jié)能帶圖:

N

10、簡(jiǎn)述光生伏特效應(yīng)

1）用能量等于或大于禁帶寬度的光子照射p-n結(jié)；

2）p、n區(qū)都產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，產(chǎn)生非平衡載流子；

3）非平衡載流子破壞原來(lái)的熱平衡；

4）非平衡載流子在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，n區(qū)空穴向p區(qū)擴(kuò)散，p區(qū)電子向n

區(qū)擴(kuò)散；

5）若p-n結(jié)開路，在結(jié)的兩邊積累電子一空穴對(duì)，產(chǎn)生開路電壓。

11、簡(jiǎn)述半導(dǎo)體硅中的雜質(zhì)對(duì)其性能的影響

1）當(dāng)材料中共存施主和受主雜質(zhì)時(shí)，他們將互相發(fā)生補(bǔ)償，材料的

導(dǎo)電類型取決于占優(yōu)勢(shì)的雜質(zhì)。對(duì)于硅材料，當(dāng)HI族雜質(zhì)元素在數(shù)量上

占優(yōu)勢(shì)時(shí)，材料呈現(xiàn)P型，反之當(dāng)V族元素占優(yōu)勢(shì)時(shí)則呈現(xiàn)N型，當(dāng)兩者

數(shù)量接近，他們相互補(bǔ)償，結(jié)果材料將呈現(xiàn)弱N型或弱P型。

2）雜質(zhì)對(duì)材料電阻率的影響

半導(dǎo)體材料的電阻率一方面與載流子濃度有關(guān)，另一方面又與載流子的

遷移率有關(guān)。同樣的摻雜濃度，載流子的遷移率越大，材料的電阻率越

低。如果半導(dǎo)體中存在多種雜質(zhì)，通常情況下，可以認(rèn)為基本上屬于雜

質(zhì)飽和電離范圍。在有雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)那闆r下，電阻率主要由有效雜質(zhì)濃度

（NA-ND）或（ND-NA）決定。但是總的雜質(zhì)濃度N1=NA+ND也會(huì)對(duì)材料的

電阻率產(chǎn)生影響，因?yàn)楫?dāng)雜質(zhì)濃度很大時(shí)，雜質(zhì)對(duì)載流子的散射作用會(huì)

大大降低其遷移率。

3）雜質(zhì)對(duì)非平衡載流子壽命的影響

半導(dǎo)體材料中的雜質(zhì)和缺陷，對(duì)非平衡載流子壽命有重要的影響，特別

是重金屬雜質(zhì)，它們具有多重能級(jí)而且還是深能級(jí)，這些能級(jí)在禁帶中

好像臺(tái)階一樣，對(duì)電子和空穴的復(fù)合起“中間站”的作用，成為復(fù)合中

心。它捕獲導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴使兩者復(fù)合，這就大大縮短了

非平衡載流子的壽命。

12、以P摻入Si為例，說(shuō)明什么是施主雜質(zhì)、施主雜質(zhì)電離過(guò)程和N型半

導(dǎo)

P摻入Si,其中施主雜志是P原子。摻雜過(guò)程中，一個(gè)磷原子占據(jù)了

一個(gè)硅原子的位置，并與周圍的四個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，還剩余一個(gè)價(jià)

電子。同時(shí)磷原子所在的位置也多余了一個(gè)正電荷，此處即為正電中

心，多余的電子在電離前就被束縛在這個(gè)正電中心的周圍。但是，這種

束縛相對(duì)于共價(jià)鍵來(lái)說(shuō)仍是微弱的，少量的能量就能使該電子從被束縛

的狀態(tài)變?yōu)樽杂呻娮樱溥^(guò)程被稱為雜志電離。正因?yàn)殡s志電離需要的

能量遠(yuǎn)低于從共價(jià)鍵中解放一個(gè)電子的能量，常溫下，由于電離產(chǎn)生了

大量的自由電子，把此類主要依靠電子導(dǎo)電（主要載流子為電子）的半

導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。

13解釋平衡載流子和非平衡載流子并舉例說(shuō)明

a\在熱平衡狀態(tài)半導(dǎo)體中，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合的過(guò)程保持動(dòng)態(tài)平衡，

從而使載流子濃度保持定值，則處于此種狀態(tài)下的載流子為平衡載流

子。

b\處于非平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體，其載流子濃度也不再是nO和pO（此處0

是下標(biāo)），可以比他們多出一部分。比平衡狀態(tài)多出來(lái)的這部分載流

子稱為非平衡載流子。

舉例：電阻率為lO.c加的〃-57

5.5x10"-3

其平衡載流子濃度

=3.1x10,。他一35

非平衡載流子濃度=△0=1（/°c小

貝（jHi?nQ而Ap?Po

15_?

n=n0+A/7?n0?5.5xlOc777

p=+A/??Ap?IO10cm~3

14、影響直拉單晶硅的電阻率均勻性的因素及改善措施

影響因素：分凝、蒸發(fā)、珀煙污染

改善措施1.有效抑制熱對(duì)流，減小了熔體中的溫度波動(dòng)，使液面平

整。10℃—1℃（0.2T）,基本消除生長(zhǎng)條紋2.減少熔硅與生

期作用，使用期中雜質(zhì)較少進(jìn)入熔體，并可有效控制晶體中氧濃度。

3.由于磁粘滯性，使擴(kuò)散層厚度增大，Keff增大，提高了雜質(zhì)縱向

分布的均勻性4.提高生產(chǎn)效率

15、Cz硅單晶生長(zhǎng)工藝中影響縱向電阻率均勻性主要因素有哪些？如何

改善（含原理）

影而因素：、分凝、蒸發(fā)、珊曷污染。

改善：1）變速拉晶法：Cs=KC1是基本原理，實(shí)際上K應(yīng)該為Keff,其隨

著轉(zhuǎn)速f的增加而增大。通過(guò)速度f(wàn)的改變可以調(diào)節(jié)晶體的電阻率。

2）雙用煙法（連通用煙法、浮置用煙法）：針對(duì)KG的雜質(zhì)情

況，拉晶過(guò)程中在內(nèi)用煙熔體減少時(shí)外用埸的熔體補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，使

熔體雜質(zhì)濃度的增加減緩，使長(zhǎng)成的晶體的電阻率比較均勻。

16、如何控制直拉法生長(zhǎng)單晶硅的電阻率均勻性？

（1）直拉法單晶中縱向電阻率均勻性的控制

使縱向電阻率逐漸降低的效果與使電阻率逐漸升高的效果達(dá)到平衡，就

會(huì)得到縱向電阻率比較均勻的晶體。方法：變速拉晶法，雙用煙法。

（2）徑向電阻率均勻性的控制

①固液交界面平坦度的影響。平坦的固液界面其徑向電阻率均勻性比較

好，為了獲取徑向電阻率均勻的單晶，必須調(diào)平固液界面，方法：a.調(diào)

整晶體生長(zhǎng)熱系統(tǒng)，使熱場(chǎng)的徑向溫度梯度變小。b.調(diào)節(jié)拉晶運(yùn)行參

數(shù)。c.調(diào)整晶體或用竭的轉(zhuǎn)速，增加晶轉(zhuǎn)會(huì)使固體固體界面由下向上運(yùn)

動(dòng)的高溫液流增大，使界面由凸變凹。d.增大坦堪內(nèi)徑與晶體直徑的比

值，會(huì)使固體界面變平，還能使位錯(cuò)密度及晶體中氧含量下降

17、為什么要消除硅片加工時(shí)產(chǎn)生的表面損傷層？簡(jiǎn)要說(shuō)明消除步驟及

特點(diǎn)。

在窗鼠研磨和拋光過(guò)程中，會(huì)帶來(lái)表面損傷層。尤其在切割和研磨過(guò)

程中表面形成一個(gè)晶格高度扭曲層和一個(gè)較深的彈性變形層。退火或者

擴(kuò)散加熱時(shí)，彈性應(yīng)力消失，產(chǎn)生高密度位錯(cuò)層。如此引進(jìn)的二次缺陷

比單晶生長(zhǎng)時(shí)引進(jìn)的多得多，從而產(chǎn)生無(wú)窮多的載流子復(fù)合中心，使光

生載流子的壽命大大降低，無(wú)法被內(nèi)建電場(chǎng)分離。

化學(xué)拋光：使用“0P4”腐蝕液分兩次拋光硅片，總時(shí)間3~5分鐘，拋光

后用王水或者酸性雙氧水清除殘存離子型雜質(zhì)和原子型雜質(zhì)。

化學(xué)拋光只能去除一定限度的表面損傷層。

化學(xué)機(jī)械拋光：在一定壓力及拋光漿料存在下，在拋光液中的腐蝕介質(zhì)

作用下，工件表面形成一層軟化層。拋光液中的磨粒對(duì)工件上的軟化層

進(jìn)行磨削，因而在被研磨的工件表面形成光潔表面。

優(yōu)點(diǎn)：（1）避免了由單純機(jī)械拋光造成的表面損傷

（2）避免單純化學(xué)拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光

一致性差等缺點(diǎn)

（化學(xué)拋光）氧位銘拋光：速度快，工藝較易掌握，但拋光損傷層較厚

（化學(xué)機(jī)械拋光）硅膠化學(xué)機(jī)械拋光：利用二氧化硅膠體或者近膠體狀

溶液進(jìn)行拋光，是拋光損傷層最小的一種方法。

18、解釋晶體硅中缺陷和深能級(jí)雜質(zhì)對(duì)電池效率的影響

晶體硅中存在缺陷后，會(huì)在硅晶體能帶的禁帶中引入缺陷能級(jí)，形成一

定的復(fù)合中心，減少電池中的載流子濃度，從一定角度上降低電池的效

率。

而藐能級(jí)雜質(zhì)的電離能較大，主要起到了復(fù)合中心和陷阱的作用，會(huì)將

載流子進(jìn)行復(fù)合和束縛，同樣存在一定的降低載流子濃度的作用，從一

定程度上會(huì)降低電池的效率。

19、從形態(tài)、質(zhì)量、能耗、大小、晶體形狀及電池效率對(duì)比直拉單晶硅

和鑄造多晶硅的性質(zhì)

在形態(tài)上，直拉單晶硅形狀一般為圓柱形，而鑄造多晶硅一般鑄造成硅

錠，為方形。在質(zhì)量上由于單晶的工藝要求較高，其純度一般要求在六

個(gè)九以上；而相對(duì)的，鑄造多晶硅的純度要求相對(duì)較低。在能耗上，單

晶由于有拉晶的過(guò)程，相對(duì)能耗遠(yuǎn)大于鑄造多晶硅。而在晶體形狀上，

單晶硅的形狀比較規(guī)則，其中晶體的缺陷明顯較少，而多晶硅只滿足短

程有序，其形狀規(guī)則性較差。而在制造成的電池片效率上看，單晶的效

率明優(yōu)于多晶硅，單晶電池片的轉(zhuǎn)化效率一般能超過(guò)百分之二十，而多

晶在百分之十幾

20、晶體生長(zhǎng)中調(diào)平固液界面的目的是什么？有哪些主要方法？

目的是控制縱向電阻率均勻性。

調(diào)平固液界面的方法：1）調(diào)整生長(zhǎng)熱系統(tǒng)，使徑向溫度梯度變??；

2）調(diào)節(jié)拉晶參數(shù)：凸界面，增加拉速；凹界面；3）降低拉速調(diào)整晶體

或用煙的轉(zhuǎn)速，增大晶轉(zhuǎn)：使凸變凹，增大蝸轉(zhuǎn):使凹變凸；4