氧化工艺证考试题库及答案

氧化工艺证考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共40分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.在氧化工艺中，下列哪种气体最常用于半导体硅片的干氧氧化？（）A.臭氧B.一氧化氮C.纯氧D.二氧化氮答案：C2.热氧化生长SiO₂时，若温度从1000℃升高到1100℃，线性速率常数B/A的变化趋势是（）A.减小B.基本不变C.增大D.先增后减答案：C3.湿氧氧化相比干氧氧化，其突出优点是（）A.氧化层致密B.氧化速率快C.界面态密度低D.氧化层折射率高答案：B4.氧化层厚度x与氧化时间t满足DealGrove模型时，若进入抛物线区，则x与t的关系为（）A.x∝tB.x∝t¹/²C.x∝t²D.x∝lnt答案：B5.在900℃干氧条件下，硅片表面出现“氧化诱生堆垛层错”(OISF)的主要原因是（）A.金属污染B.硅自间隙过饱和C.氧空位D.氯沾污答案：B6.下列哪种掺杂原子在SiO₂中的扩散系数最小，因而可作为掩蔽杂质？（）A.硼B.磷C.砷D.锑答案：C7.氧化炉管内通入少量TCA（三氯乙烷）的主要目的是（）A.提高氧化速率B.降低氧化温度C.吸除金属杂质D.增加氧化层应力答案：C8.氧化层电荷Qox测试中，常用的CV测试频率为（）A.10HzB.1kHzC.100kHzD.1MHz答案：D9.若氧化层厚度为50nm，采用椭偏仪测试时，最佳入射角一般选（）A.30°B.45°C.65°D.80°答案：C10.在RTP快速热氧化中，温度rampup速率通常控制在（）A.5℃/minB.50℃/minC.200℃/sD.2℃/h答案：C11.氧化层针孔密度与下列哪项参数呈正相关？（）A.氧化温度B.硅片晶向C.初始表面粗糙度D.氧分压答案：C12.采用ISSG（原位蒸汽氧化）工艺时，反应气体为（）A.O₂+H₂B.N₂O+SiH₄C.O₃+H₂OD.O₂+NO答案：A13.氧化层击穿电场强度Ebd典型值约为（）A.0.1MV/cmB.1MV/cmC.5MV/cmD.10MV/cm答案：D14.氧化层厚度均匀性要求±1%，则炉管恒温区长度应大于硅片长度的（）A.1倍B.1.5倍C.2倍D.3倍答案：C15.氧化后发现片内厚度呈“W”形分布，最可能的原因是（）A.气流湍流B.硅片滑移C.恒温区偏移D.石英舟污染答案：A16.氧化层折射率n与孔隙率p的关系近似为（）A.n随p增大而线性增大B.n与p无关C.n随p增大而减小D.n∝p²答案：C17.氧化层应力为压应力时，其数值典型为（）A.−10MPaB.−100MPaC.−1GPaD.−10GPa答案：B18.氧化层厚度测量中，若采用干涉法，所用光源相干长度应（）A.小于氧化层厚度B.等于氧化层厚度C.大于两倍氧化层厚度D.任意答案：C19.氧化层中可动离子Na⁺漂移实验温度一般选（）A.25℃B.150℃C.300℃D.500℃答案：C20.氧化层介电常数εr约为（）A.2.1B.3.9C.7.5D.11.7答案：B21.氧化层厚度增加，MOSFET阈值电压Vth将（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：A22.氧化层中固定电荷Qf与硅片晶向关系为（）A.(111)>(110)>(100)B.(100)>(110)>(111)C.(110)最大D.无关答案：A23.氧化层中界面态密度Dit最低的表面取向是（）A.(111)B.(110)C.(100)D.(311)答案：C24.氧化层厚度为10nm时，时域反射谱(TDR)测试带宽需大于（）A.100MHzB.1GHzC.10GHzD.100GHz答案：C25.氧化层针孔检测中，铜缀饰法利用的化学反应是（）A.Cu+SiO₂→CuO+SiB.Cu²⁺+Si→Cu+Si⁴⁺C.Cu+H₂O→CuO+H₂D.Cu+O₂→CuO答案：B26.氧化层中氧空位Vo能级位置位于（）A.导带底上方0.1eVB.价带顶下方0.3eVC.禁带中央D.导带底上方2.8eV答案：D27.氧化层中E′中心对应缺陷为（）A.氧空位B.硅悬挂键C.过氧桥D.硅空位答案：B28.氧化层中，当氧化温度高于1200℃时，氧化速率主要受限于（）A.表面反应B.扩散C.界面势垒D.氧溶解答案：B29.氧化层中，氯元素以何种形式存在时可有效钝化Na⁺？（）A.Cl₂B.HClC.NaClD.Cl⁻答案：D30.氧化层厚度为5nm时，量子隧穿电流密度J与电场E关系为（）A.J∝EB.J∝E²C.J∝exp(−1/E)D.J∝E¹/²答案：C31.氧化层中，当氧化层厚度小于3nm时，漏电流主要机制为（）A.FN隧穿B.PF发射C.直接隧穿D.肖特基发射答案：C32.氧化层中，TDDB寿命模型中E模型与1/E模型相比，预测寿命（）A.更长B.更短C.相等D.视电场而定答案：B33.氧化层中，击穿电荷Qbd测试采用（）A.恒压应力B.恒流应力C.斜坡电压D.斜坡电流答案：B34.氧化层中，当氧化层厚度大于20nm时，击穿路径呈（）A.单点B.树枝状C.均匀D.环状答案：B35.氧化层中，负偏压温度不稳定性(NBTI)主要影响（）A.nMOSB.pMOSC.电容D.电阻答案：B36.氧化层中，NBTI应力后阈值电压漂移ΔVth与应力时间t关系为（）A.ΔVth∝tB.ΔVth∝t¹/²C.ΔVth∝t¹/⁴D.ΔVth∝lnt答案：C37.氧化层中，氢钝化界面态的退火温度最佳为（）A.200℃B.450℃C.800℃D.1100℃答案：B38.氧化层中，氧化后快速淬火可（）A.增加固定电荷B.减少界面态C.增加氧化层厚度D.减少氧化层应力答案：A39.氧化层中，氧化层中SiOSi键角为（）A.90°B.109.5°C.120°D.144°答案：D40.氧化层中，氧化层中红外吸收峰TO₃对应波数为（）A.460cm⁻¹B.810cm⁻¹C.1075cm⁻¹D.1250cm⁻¹答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）41.下列哪些因素会增大氧化层界面态密度Dit？（）A.氧化后快速降温B.干氧氧化C.氧化后450℃FormingAnnealD.氧化时通入少量HCl答案：A、B42.下列哪些测试手段可直接获得氧化层厚度？（）A.椭偏仪B.干涉法C.高频CVD.XRR答案：A、B、D43.下列哪些缺陷属于氧化层本征缺陷？（）A.氧空位B.硅悬挂键C.过氧桥D.Na⁺答案：A、B、C44.下列哪些措施可降低氧化层漏电流？（）A.氮化退火B.高温氧化C.氧化后快速淬火D.掺氮氧化答案：A、B、D45.下列哪些现象与氧化层中可动离子相关？（）A.CV曲线平带电压漂移B.阈值电压不稳定性C.氧化层击穿D.界面态增加答案：A、B46.下列哪些气体可用于钝化氧化层界面？（）A.H₂B.N₂C.D₂D.NH₃答案：A、C、D47.下列哪些因素会提高氧化层击穿电荷Qbd？（）A.降低氧化温度B.掺氯氧化C.氧化后高温退火D.降低氧化层厚度答案：B、C48.下列哪些属于氧化层可靠性测试项目？（）A.TDDBB.HCIC.NBTID.EM答案：A、C49.下列哪些温度范围属于氧化层“干氧区”？（）A.700℃B.850℃C.950℃D.1050℃答案：B、C、D50.下列哪些晶向在相同氧化条件下氧化速率最快？（）A.(100)B.(110)C.(111)D.(311)答案：B、C三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）51.氧化层厚度越薄，其介电常数越小。（）答案：×52.湿氧氧化生成的氧化层密度高于干氧氧化。（）答案：×53.氧化层中固定电荷Qf与氧化速率无关。（）答案：×54.氧化层中，氯钝化可显著降低界面态密度。（）答案：√55.氧化层中，E′中心可通过紫外光照产生。（）答案：√56.氧化层中，氧化层厚度增加，其击穿电场一定增大。（）答案：×57.氧化层中，氧化层中氧空位带正电。（）答案：√58.氧化层中，氧化层中过氧桥缺陷可导致负电荷。（）答案：√59.氧化层中，氧化层中红外TO₃峰位随氧化层应力增加而红移。（）答案：√60.氧化层中，氧化层中Na⁺漂移方向与电场方向相同。（）答案：√四、计算题（共15分）61.（5分）已知硅片在1000℃干氧氧化，DealGrove参数B=0.3μm²/h，B/A=0.06μm/h。求氧化层厚度达到50nm所需时间。解：x²+Ax=Bt，A=B/(B/A)=0.3/0.06=5μmx=0.05μm，代入得0.05²+5×0.05=0.3t0.0025+0.25=0.3tt=0.2525/0.3=0.8417h≈50.5min答案：50.5min62.（5分）某MOS电容氧化层厚度为10nm，测得高频CV曲线平带电压Vfb=−0.8V，理想Vfb=−0.2V，氧化层电容Cox=3.45×10⁻⁷F/cm²，求氧化层中可动离子面密度Qm/q。解：ΔVfb=−0.8−(−0.2)=−0.6VQm/q=Cox·ΔVfb/q=3.45×10⁻⁷×0.6/(1.6×10⁻¹⁹)=1.29×10¹²cm⁻²答案：1.29×10¹²cm⁻²63.（5分）氧化层TDDB测试，电场E=10MV/cm，E模型参数γ=4cm/MV，求寿命缩短倍数相对于E=5MV/cm。解：τ∝exp(−γE)倍数=exp[−γ(E₂−E₁)]=exp[−4×(10−5)]=exp(−20)=2.06×10⁻⁹答案：寿命缩短约4.85×10⁸倍五、简答题（共15分）64.（5分）简述湿氧氧化与干氧氧化在工艺参数、氧化层质量及应用场景上的主要差异。答案：湿氧氧化温度一般850–950℃，水蒸气分压高，氧化速率快，适用于场氧等厚氧；氧化层疏松，掩蔽能力好，但界面态高。干氧氧化温度950–1100℃，纯氧环境，速率慢，氧化层致密，折射率高，界面态低，适用于栅氧等薄氧高质量需求。65.（5分）说明氯在氧化工艺中的作用机理及引入方式。答案：氯以HCl、TCA、TCE形式引入，高温下分解生成Cl₂与HCl，与金属杂质反应生成挥发性金属氯化物被气流带走；同时Cl⁻占据氧空位，钝化Na⁺，降低固定电荷与界面态，提高氧化层可靠性。66.（5分）列举三种氧化层厚度测量原理并比较其适用范围。答案：椭偏仪：利用偏振光相位差，非接触，0.5–1000nm，精度±0.1nm，适合超薄栅氧；干涉法：利用反射光程差，1–500nm，需已知折射率，适合在线快速；高频CV：由Cox反算厚度，1–100nm，需制备MOS结构，适合实验室校准。六、综合应用题（共20分）67.（10分）某180nmCMOS工艺需同时生长两种氧化层：栅氧5nm（干氧）与场氧500nm（湿氧）。请设计一套分步氧化流程，包括温度、时间、气体流量、升降温速率，并说明如何防止栅氧区再氧化。答案：步骤1：清洗→HFlast→RCA→干燥；步骤2：850℃湿氧氧化500nm，B=0.8μm²/h，B/A=0.2μm/h，由x²+Ax=Bt得t≈3.2h，O₂流量8L/min+H₂0.8L/min通过95℃水浴；步骤3：降温至700℃，N₂10L/min，速率5℃/min；步骤4：光刻胶掩蔽栅氧区，RIE刻蚀场氧区胶层；步骤5：950℃干氧氧化5nm，B=0.015μm²/h，B/A=0.03μm/h，t≈1.7min，O₂5L/min；步骤6：快速降温至700℃，N₂10L/