半导体芯片制造工考试试题及答案

半导体芯片制造工考试试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个最符合题意的答案，错选、多选均不得分）1.在硅片清洗工艺中，RCA1溶液的主要作用是A.去除金属离子B.去除有机沾污与颗粒C.去除自然氧化层D.去除光刻胶残留答案：B解析：RCA1（NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5，70℃）通过碱性氧化环境将有机膜乳化成可溶性小分子，同时利用静电排斥使颗粒脱离硅片表面。2.下列离子注入参数中，对投影射程Rp影响最小的是A.离子能量B.离子质量C.硅片晶向D.束流密度答案：D解析：投影射程由离子能量、质量及靶原子质量、密度决定；束流密度只影响剂量率与温升，不改变碰撞统计路径。3.在14nmFinFET工艺中，栅极侧墙（spacer）通常采用A.热氧化SiO₂B.PECVDSiO₂C.ALDSiND.LPCVD多晶硅答案：C解析：ALDSiN具有极佳的台阶覆盖与厚度均匀性，可在三维鳍形结构上实现纳米级精确侧墙厚度控制。4.化学机械抛光（CMP）中，选择比（Selectivity）定义为A.去除速率之比B.硬度之比C.表面张力之比D.电导率之比答案：A解析：选择比=被抛光材料去除速率/停止层材料去除速率，高选择比可减小过抛（erosion）与凹陷（dishing）。5.当光刻胶曝光后烘焙（PEB）温度高于推荐值10℃时，最可能出现的缺陷是A.显影不完全B.线宽变窄C.线宽变宽D.光酸扩散不足答案：C解析：PEB温度过高会加剧光酸扩散，导致光刻胶中潜像模糊，显影后线宽增宽，严重时出现桥连。6.在铜双大马士革工艺中，Ta/TaN双层结构的主要功能是A.提高铜电导率B.充当硬掩模C.阻挡铜扩散与提高粘附D.降低介电常数答案：C解析：TaN提供优异扩散阻挡，Ta改善铜与介电层的粘附，二者共同防止铜漂移导致器件失效。7.下列检测手段中，最适合在线测量高剂量注入后薄层电阻（Rs）的是A.四探针B.TXRFC.SIMSD.椭偏仪答案：A解析：四探针可直接获得Rs，速度快、无损，适合产线100%监控；SIMS为破坏性深度剖析，TXRF用于金属沾污，椭偏仪测膜厚与光学常数。8.在EUV光刻中，光子能量92eV对应的真空波长约为A.13.5nmB.193nmC.248nmD.365nm答案：A解析：E=hc/λ⇒λ≈13.5nm，为当前量产EUV光源中心波长。9.当晶圆进入高温炉管时，通入N₂而非O₂的目的是A.防止氧化B.增加热预算C.降低表面态D.提高掺杂扩散答案：A解析：N₂为惰性气氛，可抑制初始氧化，确保后续受控氧化或退火工艺按设计进行。10.在ALD工艺中，自限制（selflimiting）吸附的饱和时间通常由A.前驱体分压B.基底温度C.脉冲时间D.泵抽速度答案：C解析：脉冲时间需足够长以使表面活性位点完全反应，但过长不增加厚度，体现自限制特征。11.下列缺陷中，属于晶体原生颗粒（COP）的是A.位错环B.氧化层错C.空位团簇D.金属沉淀答案：C解析：COP为晶体生长时空位聚集形成的八面体空洞，尺寸50–150nm，影响栅氧完整性。12.当刻蚀选择比要求SiN:SiO₂>20:1时，最适合的刻蚀气体组合是A.CF₄/O₂B.CHF₃/ArC.SF₆/HeD.Cl₂/HBr答案：B解析：CHF₃可生成聚合物保护膜，降低SiO₂刻蚀速率，实现高选择比；CF₄/O₂对二者速率接近，SF₆/Cl₂用于硅刻蚀。13.在3DNAND工艺中，深孔刻蚀后最关键的形貌参数是A.侧壁粗糙度B.孔底弯曲度（bowing）C.孔口圆度D.孔深均匀性答案：B解析：孔底弯曲会导致后续多晶硅沉积夹断，形成空洞，影响单元导通与可靠性。14.当使用KrF准分子激光（248nm）时，光刻胶的感光剂（PAG）吸收峰应设计在A.190nmB.220nmC.248nmD.300nm答案：C解析：PAG需与曝光波长匹配，吸收光子产生酸，248nm为KrF中心波长。15.在铜电镀中，加速剂（accelerator）分子的作用机理是A.抑制铜离子还原B.在开口底部形成高电流密度C.增加电解液粘度D.降低Cu²⁺浓度答案：B解析：加速剂吸附在底部，降低局部极化，优先沉积，实现自下而上填充。16.当晶圆背面出现金属沾污时，最可能影响的电性参数是A.阈值电压B.漏电流C.载流子迁移率D.栅氧击穿答案：B解析：背面金属在高温下扩散至体区，形成深能级复合中心，增加pn结漏电流。17.在干法去胶工艺中，使用O₂/N₂等离子体主要生成A.SiF₄B.CO/CO₂C.WF₆D.HCl答案：B解析：氧等离子体将光刻胶碳氢链氧化为CO、CO₂、H₂O等挥发性气体，实现无损伤去胶。18.当晶圆厂洁净室等级为ISO3时，≥0.1µm颗粒限值为A.1000颗/m³B.100颗/m³C.10颗/m³D.1颗/m³答案：D解析：ISO3对应≥0.1µm颗粒≤1颗/m³，优于传统1级洁净室。19.在应力工程里，SiN接触刻蚀停止层（CESL）通过A.压应力提高PMOS迁移率B.张应力提高NMOS迁移率C.压应力提高NMOS迁移率D.张应力提高PMOS迁移率答案：B解析：张应力CESL使NMOS沟道晶格拉伸，降低电子有效质量，提高迁移率；PMOS采用压应力SiGe源漏。20.当使用TSV（硅通孔）时，最关键的热机械可靠性问题是A.电迁移B.应力诱导晶圆翘曲C.短沟道效应D.栅氧穿通答案：B解析：Cu与Si热膨胀系数差异大，高温退火后产生巨大应力，导致晶圆翘曲、分层甚至裂纹。21.在光刻显影液中添加表面活性剂的主要目的是A.提高溶解速率B.降低表面张力，防止图案坍塌C.增加粘度D.抑制气泡答案：B解析：表面张力过高会导致高纵横比线条粘附在一起，形成桥连或倒塌，表面活性剂可显著降低张力。22.当测量超薄栅氧（<2nm）时，最准确的厚度表征手段是A.椭偏仪B.CV法C.TEMD.XRR答案：D解析：X射线反射（XRR）可测0.1nm级厚度、密度与粗糙度，非破坏性；TEM需制样且局部，CV法受界面态影响。23.在193nm浸没式光刻中，去离子水的主要作用是A.冷却镜头B.提高数值孔径NAC.吸收杂散光D.清洗晶圆答案：B解析：水折射率1.44@193nm，使有效NA=n·sinθ>1，实现38nm以下分辨率。24.当晶圆厂采用450mm晶圆后，相比300mm，单片面积增加约A.1.5倍B.2.0倍C.2.25倍D.3.0倍答案：C解析：面积比=(450/300)²=2.25，可显著降低单位芯片成本。25.在铜化学机械抛光后，使用柠檬酸清洗的目的是A.去除CuO颗粒B.钝化铜表面C.中和残余碱D.提高介电常数答案：A解析：柠檬酸与CuO形成可溶性络合物，防止颗粒再沉积，降低缺陷。26.当深紫外（DUV）光刻胶厚度为200nm，要求反射率<1%，最佳抗反射层（BARC）厚度为（n=1.65，λ=193nm）A.32nmB.41nmC.58nmD.82nm答案：B解析：mλ/(2n)=193/(2×1.65)≈58nm，取1/4波长奇数倍，41nm对应m=1最小厚度。27.在铜互连中，电迁移失效模式通常表现为A.短路B.开路C.阈值电压漂移D.栅氧击穿答案：B解析：电迁移导致铜原子流失形成空洞，最终线路断裂，出现开路。28.当使用SOI晶圆时，隐埋氧化层（BOX）主要抑制A.短沟道效应B.闩锁效应C.热载流子注入D.栅氧穿通答案：B解析：BOX隔离器件与衬底，消除寄生双极晶体管，彻底抑制闩锁。29.在ALDAl₂O₃工艺中，常用前驱体组合为A.TMA+H₂OB.TEOS+O₃C.TiCl₄+NH₃D.WF₆+SiH₄答案：A解析：三甲基铝（TMA）与水反应生成Al₂O₃，副产物CH₄易挥发，温度窗口宽。30.当晶圆厂采用“零层”光刻时，其主要目的是A.定义有源区B.对准标记C.形成栅极D.刻蚀STI答案：B解析：零层在裸片上制作对准标记，供后续层对准，确保套刻精度。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）31.下列属于干法刻蚀优势的有A.各向异性好B.化学选择比高C.无化学废液D.可刻蚀高纵横比结构答案：A、C、D解析：干法刻蚀通过离子轰击实现各向异性，减少废液，适合高深宽比；湿法往往选择比更高。32.关于Cu与低k材料集成，正确的有A.低k介电机械强度低，易破裂B.需采用超低k时，常引入孔隙C.Cu扩散需Ta/TaN阻挡层D.低k导热好，利于散热答案：A、B、C解析：低k材料孔隙率高导致机械强度与导热系数下降，需额外散热设计。33.下列可导致光刻胶线条边缘粗糙度（LER）增大的因素有A.光子散粒噪声B.酸扩散长度大C.显影液温度低D.基底反射率高答案：A、B、D解析：光子噪声、酸扩散模糊、驻波效应均使边缘不平；显影温度低反而可能降低LER。34.在3DNAND叠层刻蚀中，为了降低深孔弯曲度，可采取A.降低射频功率B.增加气体比例C₄F₈/ArC.采用脉冲等离子体D.优化硬掩模开口角度答案：B、C、D解析：高聚合物气体保护侧壁，脉冲模式降低电荷积累，硬掩模角度优化可减少初始偏移。35.关于FinFET与传统MOSFET对比，正确的有A.亚阈值摆幅更小B.短沟道效应更弱C.栅极对沟道静电控制更强D.工艺复杂度降低答案：A、B、C解析：FinFET三维栅控提升electrostatics，但工艺步骤显著增加。36.下列属于EUV光刻特有挑战的有A.掩模缺陷检测B.光酸散粒噪声C.水浸缺陷D.真空环境碳污染答案：A、B、D解析：EUV无浸水系统，但真空下镜面碳污染、掩模无pellicle导致缺陷检测极难。37.在铜电镀液中，抑制剂（suppressor）的作用包括A.吸附在开口顶部B.降低局部电流密度C.促进超填充D.增加电解液pH答案：A、B、C解析：抑制剂为大分子，优先吸附在开口顶部，抑制侧壁沉积，实现自下而上填充。38.下列可用来评估栅氧质量的电性测试有A.TDDBB.CVSC.IV斜坡D.Chargepumping答案：A、B、C解析：TDDB测寿命，CVS测电荷击穿，IV斜坡测漏电；Chargepumping评界面态密度。39.当晶圆厂采用“混合键合”(HybridBonding)时，关键工艺参数有A.表面粗糙度<0.5nmB.铜凹陷深度<2nmC.键合温度>400℃D.对准精度<0.1µm答案：A、B、D解析：混合键合需亚纳米级粗糙度与铜凹陷，低温键合<250℃，对准精度决定互连良率。40.关于SOI晶圆advantages，正确的有A.降低结电容B.提高抗辐射能力C.消除闩锁D.提高热导答案：A、B、C解析：BOX减少结面积与电容，无体硅寄生结构，抗单粒子翻转；但BOX阻碍散热，热导下降。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在离子注入后退火，快速热退火（RTA）比炉管退火更能抑制瞬态增强扩散（TED）。答案：√解析：RTA秒级高温可快速激活掺杂并冻结扩散，减少TED。42.化学放大胶（CAR）的灵敏度与酸扩散长度成反比。答案：×解析：灵敏度随酸扩散长度增加而提高，但LER恶化。43.当刻蚀选择比要求Si:SiO₂>50:1时，可单独使用CF₄气体实现。答案：×解析：CF₄对Si与SiO₂选择比<10，需添加HBr/Cl₂提高Si刻蚀速率。44.在铜CMP中，凹陷（dishing）随线宽增大而加剧。答案：√解析：宽线区域抛光垫接触面积大，机械去除增强，铜更易凹陷。45.ALD沉积速率与基底温度无关。答案：×解析：温度影响前驱体吸附与反应概率，存在温度窗口，超出则CVD成分增加。46.使用高k栅介质可降低等效氧化厚度（EOT）而不增加栅漏电流。答案：√解析：高k材料介电常数高，可在物理厚度较大时获得相同EOT，降低隧穿漏电。47.在3DNAND中，深孔刻蚀后钨填充采用CVDWF₆+SiH₄工艺。答案：√解析：SiH₄还原WF₆可在低温下沉积W，实现高纵横比填充。48.当光刻胶厚度增加时，其分辨率必然提高。答案：×解析：厚度增加导致纵横比升高，驻波、酸扩散加剧，分辨率下降。49.在铜互连中，电迁移激活能随晶粒尺寸增大而增大。答案：√解析：大晶粒减少晶界扩散通道，提高电迁移寿命。50.采用低k材料时，其介电常数降低必然导致机械强度升高。答案：×解析：低k常引入孔隙，机械强度显著下降，需通过掺杂或交联改善。四、填空题（每空1分，共20分）51.在硅片清洗中，RCA2溶液的体积配比为HCl:H₂O₂:H₂O=________，主要去除________。答案：1:1:6，金属离子解析：RCA2酸性氧化环境溶解碱金属、过渡金属离子，形成可溶性氯络合物。52.当离子注入剂量为1×10¹⁵cm⁻²，能量30keV，硼的投影射程Rp≈________nm，峰值浓度约________cm⁻³。答案：100，1×10²⁰解析：查阅TRIM模拟，30keVB在Si中Rp≈100nm，峰值浓度≈剂量/(ΔRp·√2π)≈1×10²⁰cm⁻³。53.在193nm光刻中，若NA=1.35，k₁=0.35，则理论分辨率可达________nm，对应焦深DOF≈________nm。答案：50，±80解析：R=k₁λ/NA=0.35×193/1.35≈50nm；DOF=±k₂λ/NA²≈±0.5×193/1.35²≈±80nm。54.铜电镀液中，Cl⁻浓度通常控制在________ppm，其作用是________。答案：50–70，形成CuCl吸附层，促进加速剂与抑制剂协同解析：Cl⁻与Cu⁺形成CuCl，调节抑制剂吸附动力学，实现超填充。55.在FinFET中，鳍高H与栅长Lg的比值H/Lg一般大于________，以保证________。答案：1.5，栅极对沟道的三维静电控制解析：高鳍比可增强栅控，抑制短沟道效应，确保亚阈值摆幅<75mV/dec。56.当采用超低k（k=2.2）时，其孔隙率约________%，需通过________技术引入孔隙。答案：25–30，牺牲致孔剂（porogen）解析：致孔剂在固化后热分解留下纳米孔隙，降低k值但保持骨架强度。57.在EUV掩模中，多层膜由Mo/Si交替________层组成，周期厚度约________nm。答案：40–50，6.9解析：布拉格反射，Mo/Si周期6.9nm实现13.5nm峰值反射率≈70%。58.当晶圆厂采用450mm后，单片重量约________kg，需使用________搬运系统。答案：>100，真空吸附机械臂解析：450mm硅片质量大，人工无法安全操作，需全自动真空搬运。59.在铜CMP后，表面颗粒计数采用________仪器，检测限可达________颗/cm²。答案：激光散射表面扫描仪（Surfscan），0.1µm级<100解析：Surfscan可快速扫描整片，统计缺陷尺寸与分布。60.当TDDB测试电场为5MV/cm，温度125℃，若寿命模型为E模型，则激活能Ea≈________eV，对应温度加速因子________倍（125→105℃）。答案：0.7，≈3解析：AF=exp[Ea/k(1/T₂−1/T₁)]，Ea=0.7eV，ΔT=20K，AF≈3。五、计算与简答题（每题10分，共30分。要求写出关键公式、步骤及单位）61.某14nm节点FinFET，鳍宽W=8nm，鳍高H=42nm，栅长Lg=20nm，电子迁移率μ=800cm²/V·s，氧化层EOT=0.8nm，阈值电压Vt=0.25V，供电电压Vdd=0.8V。求：（1）单位鳍驱动电流Ion（Vg=Vd=Vdd，忽略串联电阻）；（2）若鳍间距缩小至20nm，每平方毫米可集成约多少个鳍？（3）若接触电阻Rc=100Ω·μm，实际Ion下降百分比？答案与解析：（1）使用漂移扩散近似：Ids=μ·Cox·(W·H/Lg)·[(Vg−Vt)Vd−Vd²/2]Cox=ε₀εr/EOT=3.45µF/cm²W·H=8×42=336nm²=3.36×10⁻¹¹cm²Ids=800×3.45×10⁻⁶×(3.36