半导体靶材研发工程师考试试卷及答案

半导体靶材研发工程师考试试卷及答案一、填空题（共10题，每题1分）1.半导体靶材按材料类型分，主要包括金属靶材、______靶材和化合物靶材。（合金）2.铜是半导体制造中最常用的______金属互连材料。（大马士革）3.靶材纯度一般要求达到______个9以上（用于先进制程）。（5）4.溅射过程中，靶材表面的原子被______轰击后脱离。（离子）5.铝靶材常用于早期半导体的______互连工艺。（铝）6.钛靶材常作为铜互连的______层材料。（阻挡）7.靶材的致密度要求通常不低于______%（致密性靶材）。（99.9）8.半导体靶材中，钨靶材常用于______栓塞工艺。（钨）9.合金靶材的成分均匀性需通过______分析验证。（光谱（如ICP））10.靶材与背板的结合工艺常用______焊接或扩散结合。（铟）二、单项选择题（共10题，每题2分）1.下列哪种靶材属于化合物靶材？A.铜靶B.钛靶C.氮化钛靶D.铝靶（C）2.先进制程（如7nm）常用的互连金属靶材是？A.铝B.铜C.钨D.钛（B）3.靶材纯度检测常用的方法是？A.XRDB.ICP-MSC.SEMD.AFM（B）4.溅射靶材的主要失效形式不包括？A.开裂B.成分偏析C.氧化D.电阻率过低（D）5.下列哪种工艺用于靶材的致密化？A.熔炼B.烧结C.电镀D.光刻（B）6.铝靶材的主要掺杂元素是？A.硅、铜B.硅、钛C.铜、钨D.钛、钨（A）7.阻挡层常用的靶材是？A.铜B.钛C.铝D.钨（B）8.靶材背板的主要作用不包括？A.散热B.导电C.支撑D.提高溅射速率（D）9.下列哪种靶材用于高k介质层？A.氧化铪靶B.铜靶C.钛靶D.铝靶（A）10.靶材晶粒尺寸对溅射的影响是？A.晶粒越大越好B.晶粒越小越均匀越好C.晶粒大小无影响D.晶粒越大溅射速率越低（B）三、多项选择题（共10题，每题2分）1.半导体靶材的主要应用领域包括？A.逻辑芯片B.存储芯片C.功率器件D.显示面板（ABCD）2.合金靶材的制备工艺包括？A.熔炼铸造B.粉末冶金C.溅射沉积D.电镀（AB）3.靶材性能检测项目包括？A.纯度B.致密度C.晶粒尺寸D.电阻率（ABCD）4.常用于阻挡层的靶材有？A.钛B.钽C.氮化钛D.钨（ABCD）5.铜互连工艺中涉及的靶材有？A.铜靶B.钛靶C.钽靶D.钨靶（ABCD）6.靶材氧化的危害包括？A.污染晶圆B.降低溅射效率C.增加电阻率D.导致靶材开裂（ABCD）7.粉末冶金法制备靶材的优点是？A.成分均匀B.纯度高C.可制备难熔金属靶材D.成本低（ABC）8.下列属于化合物靶材的是？A.氮化钽靶B.氧化铪靶C.铜靶D.铝铜合金靶（AB）9.靶材与背板结合的关键要求是？A.结合强度高B.热导率匹配C.导电性能好D.成分相同（ABC）10.先进制程对靶材的要求包括？A.高纯度B.超细晶粒C.低缺陷D.成分均匀（ABCD）四、判断题（共10题，每题2分）1.铜靶材的电阻率比铝靶材低。（√）2.靶材纯度越高，溅射薄膜质量越好。（√）3.钨靶材常用于铜互连的阻挡层。（×）4.合金靶材的成分偏析会影响薄膜均匀性。（√）5.烧结工艺可提高靶材的致密度。（√）6.铟焊接常用于靶材与背板的结合。（√）7.氮化钛靶材属于金属靶材。（×）8.靶材晶粒尺寸越大，溅射速率越快。（√）9.铝靶材现在仍用于先进制程的互连。（×）10.靶材的热膨胀系数需与背板匹配。（√）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述铜互连工艺中钛靶材的作用。答案：铜互连中，钛靶材主要沉积阻挡层（Ti层）和TiN层。Ti层阻止铜向硅衬底扩散，避免污染硅基，且与铜、硅结合力好，增强薄膜附着力；TiN层作为铜籽晶层，提升铜成核生长性能，兼具低电阻率和高稳定性，保障互连可靠性。高纯度（5N+）钛靶材可减少薄膜缺陷，满足先进制程要求。2.靶材致密度对溅射性能有哪些影响？答案：致密度是靶材实际密度与理论密度的比值，影响如下：①致密度低（<99%）易导致靶材开裂、成分偏析，缩短寿命；②孔隙降低热导率，引发局部过热，影响薄膜均匀性；③致密度高（>99.9%）时，原子结合力强，溅射速率稳定，薄膜厚度均匀性好、缺陷少；④低致密度增加功率损耗，影响工艺稳定性。先进制程要求致密度≥99.9%。3.简述合金靶材成分均匀性的控制方法。答案：控制方法包括：①工艺选择：粉末冶金（雾化制粉+热压/烧结）实现均匀混合，熔炼铸造需均质化退火；②原料控制：用5N+单质原料，精确配料；③检测验证：ICP光谱、EPMA检测成分分布，及时调整工艺；④后续处理：均匀化热处理减少晶界偏析，确保宏观/微观成分均匀。4.为什么先进制程（如3nm）对靶材晶粒尺寸要求更细？答案：细晶粒靶材（<1μm）优势：①溅射原子更均匀，薄膜厚度偏差<1%，满足极小线宽要求；②减少晶界孔隙等缺陷，降低薄膜颗粒污染，提升良率；③成分分布更均匀，避免局部偏析，保障电学性能稳定；④热稳定性好，溅射过程中不易晶粒长大，维持工艺一致性。六、讨论题（共2题，每题5分）1.分析半导体靶材国产化的主要挑战及应对策略。答案：挑战：①技术壁垒：先进制程靶材（6N+纯度、超细晶粒）工艺稳定性不足；②原料依赖：高端金属粉进口，本土纯度不够；③认证周期长：芯片厂商认证需1-2年；④人才短缺：交叉学科人才匮乏。应对：①加大研发，突破先进制备技术；②布局上游原料，提升本土高纯度粉产能；③联合芯片厂商研发，缩短认证周期；④产学研合作培养交叉人才。2.讨论靶材氧化对半导体制造的影响及预防措施。答案：影响：①氧化层污染晶圆，形成