集成电路制造技术问答

1、集成电路制造技术问答集成电路工艺 2008-11-20 21:31:48 阅读319 评论1 字号：大中小订阅 第一章 晶体生长和圆片制备1、什么是电容？什么是介电常数？这个概念为何对半导体制造很重要？2、指出最常用的半导体材料并给出它使用的原因。Si原因：主要：两个加工优点：1）Si材料很容易被氧化形成高质量的电绝缘层 2)该氧化物作为集成电路制造中的选择扩散所需提供一个较好的阻挡层辅助优点：1）自然界含量丰富，可以地宫低价初始材料 2）Si的禁带宽度比Ge宽，因此他的工作温度比Ge高3、本征与非本征硅之间的区别是什么？4、给出硅固溶度的定义，并说出硼、磷、砷和锑的固溶度。Si固溶度定义：给

2、定温度下，掺杂过程中，Si所能吸收杂质的量的上限1100C，Nb=3.3x10exp20 /cm3 Np=1.2x10exp21 /cm3（具体见图4.6，P58），5、为什么要用单晶硅制备集成电路？6、什么是弥勒指数？它表示什么？以晶胞基矢定义的互质整数，用以表示晶面的方向。1）确定某平面在直角坐标系 3个轴上的截点，并以晶格常数为单位测得相应的截距。2）取截距的倒数，然后约简为 3 个没有公约数的整数，即将其化简成最简单的整数比。3）将此结果以 “（hkl）”表示，即为此平面的密勒指数例如【111】晶面7、MOS器件中用得最多的是哪种方向的晶面？双极器件呢？MOS【100】双极型【111】

3、8、什么是CZ单晶生长法？它是如何利用籽晶进行生长的？即直接拉法工艺：下籽晶细颈放肩等颈生长收尾9、为什么要用区熔法生长硅单晶？1）纯度较高 2）氧含量较低 3）电阻率高可用作功率器件，但直径不能大10、继续增大硅片直径的主要原因是什么？Si片面积增大，则每个硅片上面方块数目越多，可以降低芯片加工成本问题：为了保证IC制造中结构的完整性和平整度，大直径Si片必须厚，从而要求更高的拉晶工艺（大直径、低缺陷、高杂质纯度）且对超净的要求也更高。11、硅中常见的晶体缺陷是什么？1）点缺陷：空位、自填隙、替位杂质、刃型错位、位错环2) 线缺陷：位错能攀升和运动3）杂质a.快扩散杂质(Fe,Cu,Ni等)

4、b.慢扩散杂质(B,P,As等)c.氧含量(10e17 )d.碳含量(10e16 10e18 )12、给出4种硅片定位边的图。200mm及以上硅片中用什么代替定位边？13、磨片、倒角和抛光的目的各是什么？磨片：消除机械损伤倒角：防止边角碎损抛光：以达到高度平整的表面14、单晶材料参数的测试方法？1）导电类型测试：热探针法、C-V法、霍尔系数法（P（Re0）、N（Re0）2）电阻率检测：四探针法 R=C（V/I） 扩散电阻法（单探针）R=k（ro）/4r03) 表面质量检测：尺寸符合要求（直径、厚度、平整型、晶向） 查表面：无麻点、凹坑、橘子、拉丝、划伤 位错：腐蚀和铜缀蚀法4）少子寿命检测：光

5、导电法、双脉冲法、扩散长度法、光电磁场、表面光电势法15、表征硅单晶材料参数是哪些？1）导电类型2）电阻率3)少子寿命4）晶格完整性5）纯度6）晶向7）力学性质8）尺寸及其他16、试述制备硅晶圆片的工艺流程。整形定向切片-磨片-倒角-化学腐蚀-抛光第二章 图形加工技术1、什么叫光刻?利用称做光刻胶的对光敏感的材料做掩膜，将图形转移到胶膜上，然后用化学或者等离子刻蚀的方法将光刻胶的图形转移到硅片表面的掩膜上。2、光刻的环境要求为什么很高？对光刻质量优势么影响？无论原来附在衬底上的灰尘微粒或者光刻过程中落在衬底表面的灰尘微粒都可能会导致最后覆盖其上的胶产生缺陷。产品率 tao=xm(x：每次光刻图

6、形良好概率 m掩膜板数量)3、光刻胶的组分是什么？各有什么作用？树脂等等4、解释硅片表面亲水与疏水的区别。5、为何要进行脱水烘焙？6、HMDS是什么？起何作用？7、光刻胶的作用？正型胶与负型胶的差异？哪一种胶用在亚微米光刻中？将掩膜做的图形很好的转移到硅片表面8、光刻胶的厚度受影响的因素。粘性，如旋转速度的方根成反比例9、胶软烘的作用？不软烘的胶会出现何种问题？改进粘附性并去除光刻胶中的溶剂，不过后果：容易脱胶10、什么是套准精度？它对掩模版的套准容差有什么作用？套准精度：对准中允许的最小误差（最小线宽间隔）11、什么是光刻的分辨率？它与哪些因素有关？12、什么是光强和曝光剂量？它们有什么联系

7、？为什么曝光剂量很重要？13、什么是衍射？为什么它是光学光刻中关心的问题？14、光刻胶显影的目的是什么？正、负光刻胶的显影液是什么？显影目的：将掩膜中的图形转移到光刻胶上面 1）正胶曝光后溶于显影液（碱性溶液），负胶相反（显影液：丁酮等） 2）正胶分辨率较高，适合刻细线条，负胶粘附性好15、为什么要后烘？作用：坚膜和提高胶与衬底的粘附性16、刻蚀的目的是什么？除去先坚膜过的光刻胶保护的阻挡材料17、湿法刻蚀的方法？（SiO2,Si3N4,多晶硅，铝和硅）A）SiO2: HF+NH4F+H20 3ml:6ml:10mlB)Si3N4: 180热磷酸C）多晶Si： HF+HNO3 1：35D）AL

8、： 70C热磷酸18、（干法）等离子体刻蚀方法是什么？（SiO2,Si3N4,多晶硅，铝和硅）A）SiO2: CF4+H2B)Si3N4: CF4+O2C）多晶Si： CF4+O2D）AL： 氧化物（SiCl4等）19、两种刻蚀方法的差异？湿法：各向同性 干法：各向异性20、光刻的工艺步骤如何？衬底准备涂胶前烘对准曝光-（曝光后烘）-显影坚膜刻灼与腐蚀去胶21、光刻胶是怎样去除的？要注意什么？用剥离抗灼剂的专用溶液，是胶膜膨胀并市区对衬底的黏附性。22、何谓掩模版？用什么材料？掩模版上应有哪些符号？超微粒干板，金属硬面板、特殊掩膜材料：x射线掩膜材料、柔性掩膜材料、软片时有对准符号23、掩模版

9、制备的工艺？画总图(放大m倍)-分层（n次光刻）-读入计算机-初缩-精缩与分布重复-复印24、常见光刻质量问题是什么？a）图形范围内多余部分（小岛、凸起、连线等）b）图形范围内缺少部分（针孔、缺口、断条、划伤）c）图形畸变与套刻误差（钻蚀、毛刺、套刻不良）d）浮胶（显影时和腐蚀时）25、光刻是如何进行对准的？对准符号有哪些？对某块掩膜板，掩膜上的十字放在硅片上的方框中，对另一块掩膜板，掩膜上的方框放在硅片上的十字上。（十字、方框）第三章 硅的热氧化1、二氧化硅的用途？它对集成电路的发展有什么贡献？用途：掩蔽掺杂、保护与钝化、绝缘与隔离、栅介质材料贡献：运用最多2、试描写二氧化硅的原子结构。1）

10、硅氧多面体 2）无定型结构3、热生长二氧化硅与淀积的二氧化硅的区别是什么？4、为什么栅氧化要用热生长？要有高的击穿电压 ，所以需要高密度氧化物-用干氧氧化5、迪尔-格罗夫热氧化模型的要点是什么？试分析影响氧化速率的因素？a）Tb）氧化剂分压c）氧化气氛d）晶向；e）杂质浓度（增强氧化和自建电场）6、什么是局部氧化？鸟嘴效应是什么？7、氧化炉的温度如何测试？热电偶8、干氧氧化、湿氧氧化和水汽氧化的异同。湿氧氧化：有干氧又有湿氧的氧化9、何谓氧化堆垛层错？原子排列次序发生错乱引起的10、氧化前的清洗如何进行？利用HF去掉晶体表面所有的氧化物11、氧化层的性质有哪些？掩蔽性质？12、氧化层中有哪些电

11、荷？各有什么危害？固件正电荷、可动正电荷、界面电荷、电离陷阱 见作业13、氧化层的质量参数是哪些？如何测量？参数：1）氧化膜厚度的均匀性 2）氧化层电荷 3）氧化层错 4）针孔密度 5）应力测量：1）比色发 2）干涉法 3）椭圆测试法14、二氧化硅是如何掩蔽杂质的？如何计算二氧化硅掩蔽厚度？杂质在SiO2中的扩散能力比在硅中小（室温时）15、如何测量二氧化硅的厚度？16、利用迪尔-格罗夫热氧化模型计算热氧化工艺条件。如采用干氧氧化，计算50nm的栅氧氧化条件。第四章 热扩散掺杂1、何谓菲克定律？菲克第二定律呢？P53 J=-DdN/dxdN/dt=-dJ/dx2、热扩散掺杂有哪些掺杂源？3、恒

12、定表面源掺杂（预淀积）后，硅中的杂质分布如何？余误差函数分布4、有限表面源掺杂（再分布）后，硅中的杂质分布如何？高斯分布5、什么是两步扩散？其目的是什么？线进行短时间的恒定源扩散，接着进行有限源扩散目的：解觉表面浓度和结深的矛盾6、如何计算掺杂的结深？写出其表达式。结深受哪些因素影响？Xj=2（D1T1） erfc-1（Nb/Ns） 预淀积Xj=2（D2T2）（LN（Ns2/Nb） 再分布Q=1.13Ns（D1T1）7、如何理解推进与氧化同时进行？8、什么是薄层电阻？写出其表达式。Rs=1/(Xjtao)=1/(quQsi) u=120第五章 离子注入1、试比较热扩散掺杂和离子注入掺杂的优缺点

13、。优点1）可在低温2）精确控制浓度和注入深度3）大面积均匀掺杂，重复性好4）掺杂纯度高5）主浓度扩散层不受浓度限制6）横向扩散小7）理想杂质分布8）Sio2膜进行注入掺杂9）工艺易控制缺点：高能离子改变晶格结构 设备贵2、说出离子注入设备的各个部分的名称和功用。1.离子源：产生需要的等离子体2.质量分析器 ：选中离子进入加速器3.加速器：给束流增加能量4.扫描装置：对穿过晶片的束流进行扫描，产生均匀注入并得到所需计量5.偏转板：6.靶室：硅片充当靶子7.其它(气体供应设备,真空系统,晶片装卸系统等)3、离子注入到硅靶中杂质是如何分布的？LSS理论的结果是对称的高斯分布,不同的杂质,不同程度地偏

14、离对称的高斯分布.4、试描述离子注入的林-沙理论。即多晶Si靶理论（LSS）：假定注入进入无定形材料（靶材）靶材料原子位置随机理论结果：注入为对成的高斯分布不同的杂质,不同程度地偏离对称的高斯分布.5、利用林-沙理论求结深。Xj=Rp+Rp（2ln（Nb/Nmax）Rp：投影射程，即离子终止运动前的平均投影距离Rp：注入离散Nb：衬底掺杂浓度Nmax：即Np6、说出R、Rp、Rp的意义。见上一题7、已知注入能量E，求Rp、Rp和XJ已知E，查图5.3（a）（p84），得到Rp 查图 5.3.b 得到Rp已知Rp Rp Nb：已知电阻率查图附表2（p224）可得到Nb 已知氧化层厚度可得衬底B掺

15、杂浓度 附表5（p225）Nmax=Q/（2pi）Rp）=0.4Q/Rp 公式见上图8、离子注入在集成电路有哪些应用？a.制作PN结b.制作P阱,N阱 或基区c.调整阈值电压在CMOS集成电路中1）n阱注入（P+）2）阱外场注（B+）3）注P31+4）调开启电压（B+）5）注NMOS源、漏（P+）6）注PMOS（B+）9、如何用离子注入调整MOS管阈值电压的？10、离子注入后为何需要退火？ a)消除晶格损伤; b)激活杂质.11、离子注入使用的掩模是哪些？SiO2 Si3N4 光刻胶（主要）铝第六章 薄膜淀积1、外延的作用？改变外延的掺杂浓度，我们可以改变电阻律系数；改变外延层的膜厚，我们可以

16、改变电阻条的一个截门尺寸；通过光刻的办法，可以改变电阻条的另一个截门尺寸和长度。这样，我们就可以非常容易的制成所需要的半导体电阻。2、外延的原理是什么？外延是在单晶衬底上定向生长薄层单晶硅膜的工艺，也称为硅外延。目前最长用的是气相淀积外延。3、描述速度附面层的概念。并给出附面层厚度的公式，它与哪些因素有关？(X）=(2?X/ut)1/2=u、p表示住气流的粘滞系数和气体密度4、写出外延层淀积速率的表达式并分析其影响的因素。影响因素：时间、反应剂浓度、气体的流速与硅片的位置、反应室形状和晶向V=J/Nsi=(Ks*Hg*Nr*y)/(Ks*Hg*Nsi)5、什么是自掺杂？自掺杂的危害？防止自掺杂

17、的措施。由于热蒸发或者化学发应的副产物对衬底的腐蚀，使衬底中的硅和杂质进入气相，改变了气相中的掺杂成分和浓度，从而导致了外延层中的杂质实际分布偏离理想情况，这种现象称为自掺杂效应。危害：引起从衬底到外延层的掺杂水平的变化，不向要求那样突变防止：6、何谓堆垛层错？用什么方法可减少堆垛层错？由衬底表面的衬底错配晶核随外延层增厚向上逐渐发展而成，错层是由于原子排列次序发生错乱而引起的。减少：先通一层HCl，将去掉表面的一层含层错的Si7、如何评价外延层的质量？质量要求1）晶格完整；2）厚度均匀；3）电阻率均匀且符合要求；4）无图形畸变和漂移；5）表面光诘。8、外延层电阻率如何检测？三探针法四探针法电

18、容电压法 C-V法9、外延层厚度如何检测？a）层错法b）磨角-显结法c）红外干涉法10、何谓CVD?其含义是气相中化学反应的固体产物沉积到表面。11、CVD SiO2、SI3N4、多晶硅的方法？1) 淀积多晶硅：600-650C下硅烷CVD在硅表面淀积多晶硅。2）淀积二氧化硅： (a) 正硅酸乙酯分解 Si(OC2H5)+12O2 SiO2 +10H2O +8CO2 (b) 硅烷热分解氧化 SiH4 +O2 SiO2 + 2H2O3）淀积氮化硅 使用SiH4-NH3体系低压淀积 800-850 C淀积氮化硅，均匀性不太好，一般采用SiH2Cl2-NH3系统比较好.12、试述外延设备。常压CVD

19、、低压CVD、等离子CVD13、如何测试外延炉的温度？它与扩散炉测温有什么不同？算了 光学第七章 互连与接触1、欧姆接触的定义？原理？定义：金-半接触时，可以形成欧姆接触或整流接触。当接触电阻远小于体电阻，且具有线性、对称V-I特性称欧姆接触。原理： a.浓度很高时，势垒宽度小，隧道电流起支配作用；b.低浓度时，热电子发射理论来描述。2、常用实现欧姆接触的方法是什么？a）低势垒接触0.3ev（铂与P-Si接触）；b）高复合中心（蒸金、喷砂等）； c）高掺杂浓度（N大于10e19 /cm3）3、为什么选铝作互连线？它有什么缺点？如何改进？电阻小、成本低、与SiO2粘附性能好缺点：a铝尖峰 b改变迁移率改进：用竹状结构 / AL+1%si或者CU /多层电极4、用什么方法获得铝薄膜？各有什么优缺点？（1）将铝丝高温蒸发，再沉淀均匀成膜法（2）溅射 法（3）电子束蒸发5、台阶覆盖与器件质量的关系？台阶覆盖-引线孔边缘存在一个较高的台阶且