半导体制造技术

1、精选优质文档-倾情为你奉上半导体制造技术1. 列举出在一个单晶硅衬底上制作电阻器的三种方法。答：集成电路电阻可以通过金属膜，掺杂的多晶硅，或者通过杂质扩散到衬底的特定区域中产生。2. 什么是平面电容器？描述在硅衬底上制作这种元件的四种技术。答：平面电容器可由金属薄层，掺杂的多晶硅，或者衬底的扩散区形成。通常衬底上的电容器由4种基本工艺组成。3. 什么是CMOS器件的闩锁效应？它能引起什么样的不希望情况？答：CMOS器件中的pn结能产生寄生晶体管，它能在CMOS集成电路中产生闩锁效应以致引起晶体管的无意识开启。4. 为什么掺杂材料要在CZ法中加入到熔体中？答：5. 描述或画出4种硅片定位边的图。

2、在200mm及以上硅片中用什么代替了定位边？答：在硅锭上做一个定位边来标明晶体结构和硅片的晶向。主定位边标明了晶体结构的晶向，次定位边标明了硅片的晶向和导电类型。四种定位边分别为P型（111），P型（100），N型（111），N型（100）。在200mm及以上硅片中用定位槽代替了定位边。6. 描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。答：去离子水是在半导体制造过程中广泛使用的溶剂，在它里面没有任何导电的离子。它的PH值为7，既不是酸也不是碱，是中性的。它能溶解其他物质，包括许多离子化合物和共价化合物。当水分子溶解离子化合物时，它们通过克服离子间离子键使离子分离，然后包围离子，最后扩散到液体中。7.

3、对净化间做一般性描述。 答：8. 说明五类净化间沾污。答：净化间沾污分为五类：1）颗粒2）金属杂质3）有机物沾污4）自然氧化层5）静电释放。9. 什么是颗粒？什么是浮质？为什么颗粒是半导体制造的一个问题？答：颗粒是能粘附在硅片表面的小物体。悬浮在空气中传播的颗粒被称为浮质。对于半导体制造，我们的目标是控制并减少硅片与颗粒的接触。在硅片制造过程中，颗粒能引起电路开路或短路。它们能在相邻导体间引起短路。颗粒还可以是其他类型沾污的来源。10. 解释自然氧化层。识别由自然氧化层引起的三种问题。答：如果曝露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被氧化。这一薄氧化层称为自然氧化层。自然氧化层包

4、含某些金属杂质，它们可以向硅中转移并形成电学缺陷。自然氧化层引起的另一个问题在于金属导体的接触区。接触使得互连线与半导体器件的源区及漏区保持电学连接。如果有自然氧化层的存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流通过。11. 描述RCA清洗工艺。答：12. 半导体质量测量的定义。列出在集成电路制造中12种不同的质量测量。陈述使用不同质量测量的工艺。答： 半导体质量测量定义了硅片制造的规范要求，以确保满足器件的性能和可靠性。在集成电路制造中的12种不同质量测量分别为：1）膜厚2）方块电阻3)膜应力4）折射率5）掺杂浓度6）无图形表面缺陷7）有图形表面缺陷8）关键尺寸9）台阶覆盖10）套刻标记11）

5、电容-电压特性12）接触的角度。13. 列出芯片厂中6个不同的生产区域并对每一个区域做简单的描述。答：芯片厂可以分成6个独立的生产区：扩散（包括氧化，膜淀积和掺杂工艺）光刻，刻蚀，薄膜，离子注入和抛光。扩散区一般认为是进行高温工艺及薄膜淀积区域；光刻的目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上；刻蚀工艺是在硅片上没有光刻胶保护的地方留下永久的图形;离子注入采用高电压和磁场来控制并加速离子，高能杂质离子穿透了涂胶硅片的表面。离子注入完成后要进行去胶和彻底清洗硅片。薄膜区主要负责生产各个步骤中介质层与金属层的淀积；CMP（化学机械平坦化）工艺的目的是使硅片表面平坦化。通过将硅片表面突出的部分减

6、薄到下凹部分的高度实现的。14. 生长氧化层与淀积层间的区别是什么答：在升温环境里，通过外部供给高纯氧气使之与硅衬底反应，可以在硅片上得到一层热生长的氧化层。淀积的氧化层可以通过外部供给氧气和硅源，使它们在腔体中反应，从而在硅片表面形成一层薄膜。15. 说明湿法氧化的化学反应，与干法氧化相比是快还是慢，为什么？答：当反应中有水汽参与，即湿氧化时，氧化反应速率会大大加快，化学反应方程式为：。潮湿的环境有更快的生长速率是由于水蒸气比氧气在二氧化硅中扩散更快，溶解度更高。16. 什么导致了氧化层中的应力？答：氧化层的应力是由于Si和Sio2的热胀冷缩系数不同造成的，它会导致硅片翘曲。17. 为什么氧

7、化前清洗很重要?答：要获得高质量的氧化，硅片的清洗至关重要。诸如颗粒和可动离子沾污（MIC）等污染物对器件的性能和成品率有严重影响。例如，如果在栅氧结构的热生长中存在MIC，当MIC从栅氧漂移到Si/Sio2界面时，将导致阈值电压长期变化。这对器件的电性能是有害的。对热氧化工艺，避免MIC和颗粒造成的麻烦，要依靠维持系统处于高度清洁状态。18. 列举并描述薄膜生长的三个阶段 答：淀积膜的过程有三个不同的阶段。第一步是晶核形成，成束的稳定小晶核形成，这一步发生在起初少量原子或分子反应物结合起来，形成附着在硅片表面的分离的小膜层的时候。晶核直接形成于硅片表面，是薄膜进一步生长的基础。第二步聚集成束

8、，也称为岛生长。这些随机方向的岛束依照表面的迁移率和束密度汇集合并生长，直到第三步即形成连续的膜，这些岛束汇集合并形成固态的薄层并延伸铺满衬底表面。19. 解释质量输运限制CVD工艺和反应速度限制CVD工艺的区别。哪种工艺依赖于温度答：20. 什么是欧姆接触？它的优点是什么？答：在硅上加热烘烤铝形成期望的电接触界面，被称为欧姆接触。欧姆接触有很低的电阻，在现代芯片设计中，欧姆接触用特殊的难溶金属，在硅表面作为接触以减小电阻，增强附着。欧姆接触是应用自对准硅化过程制备的，使它很准确的位于源/漏的上方并且非常靠近栅结构。21. 互连金属转向铜时所面临的三大主要挑战是什么？答：与传统的铝互连比较，用

9、铜作为半导体互连主要涉及三个方面的挑战，这些挑战不同于铝技术，在铜应用于IC互连之前必须被解决：1） 铜很快扩散进氧化硅和硅，这使人担心铜扩散进硅的有源区（如：晶体管的源/漏/栅区）而损坏器件，因为这将引起结或者氧化硅漏电。2） 应用常规的等离子体刻蚀工艺，铜不能容易形成图形。干法刻蚀铜时，在它的化学反应期间不产生挥发性的副产物，而这对于经济的干法刻蚀是必不可少的。3） 低温下（<200度）空气中，铜很快被氧化，而且不会形成保护层阻止铜进一步氧化。22. 为什么传统的铝金属化过程是一个减去过程？答：因为铝被淀积为无图形薄膜，然后被刻蚀掉（减去）以形成电路。确定铝互连线的宽度和间隔的关键步

10、骤是金属刻蚀，Sio2被淀积进连线之间狭窄的间隙。23. 什么是套准精度？它对掩膜版的套准容差有什么作用？答：光刻要求硅片表面上存在的图案与掩膜版上的图形准确对准，这种特性指标就是套准精度。不同种类的对准误差影响套准容差。对准误差由掩膜版和硅片间不良的对准引起。还有一种24. 解释负性和正性光刻的区别。25. 描述曝光波长和图像分辨率的关系答：分辨率公式如下：，其中k=表示特殊应用的因子，范围是0.60.8。=光源的波长，NA=曝光系统的数值孔径。显而易见，减少曝光光源的波长对提高分辨率非常重要。波长的减少将提高光学系统的分辨能力，换句话说就是波长越短越好。26. 什么是数值孔径（NA）?陈述

11、它的公式，包括近似公式定义，答：透镜收集衍射光的能力被称为透镜的数值孔径。数值孔径由下列公式：，其中n=图像介质的折射率（对于空气，），=主光轴和透镜边缘线的夹角。注意的值可以通过使用三角关系来近似。这个近似突出了通过增加镜头半径来增加数值孔径并俘获更多衍射光的方式。27. 为什么表面平整度对图形分辨率很重要？答：最重要的硅片表面平坦化技术被称为化学机械平坦化（CMP）的平坦化工艺。在硅片制造中通过平整硅片表面来满足减少焦深的要求从而获得较高的图象分辨率。28. 为什么正胶是普遍使用的光刻胶？答：29. 描述各向同性和各向异性刻蚀剖面，以及在每一种剖面中哪些是希望的哪些是不希望的.答：各向同性

12、刻蚀剖面是在所有方向上（横向和垂直方向）以相同的刻蚀速率进行刻蚀，导致被刻蚀材料在掩膜下面产生钻蚀而形成，这带来不希望的线宽损失。各向异性刻蚀剖面是刻蚀只在垂直于硅片表面的方向进行，只有很少的横向刻蚀。这种垂直的侧壁使得在芯片上可制作高密度的刻蚀图形。30. 定义选择比。干法刻蚀有高的或低的选择比？高选择比意味着什么？描述并解释选择比公式。答：选择比定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。干法刻蚀通常不能提供对下一层材料足够高的刻蚀选择比。高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料。一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料并且保护的光刻胶也未被刻蚀。对于被刻蚀材料和掩蔽层材料的选择

13、比可以通过下式计算：，其中=被刻蚀材料的刻蚀速率；=掩蔽层材料的刻蚀速率。根据这个公式，选择比通常表示为一个比值。31. 解释发生刻蚀反应的化学机理和物理机理答：化学机理：等离子体产生的反应元素（自由基和反应原子）与硅片表面的物质发生反应。为了获得高的选择比，进入腔体的气体都经过慎重选择。等离子体化学刻蚀由于它是各向同性的，因而线宽控制差，反应中产生的挥发性生成物被真空泵抽走。物理机理：等离子体产生的带能粒子（轰击的正离子）在强电场作用下朝硅片表面加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料。32. 什么是掺杂答：掺杂是把杂质引入半导体材料的晶体结构中，以改变它的电学性能（如电阻率

14、）的一种方法。33. 列举离子注入优于扩散的7点。答：1）精确控制杂质含量2）很好的杂质均匀性3）对杂质穿透深度有很好的控制4）产生单一离子束5）低温工艺6）注入的离子能穿过薄膜7）无固溶度极限34.退火的目的是什么？高温炉退火和RTA哪一个更优越？答：退火能够加热被注入硅片，修复晶格缺陷；还能使杂质原子移动到晶格点，将其激活。高温炉退火会导致杂质的扩散。快速热退火用极快的升温和在目标温度短暂的持续时间对硅片进行处理，这样能够在晶格缺陷的修复,激活杂质和最小化杂质扩散三者之间取得优化，RTA还能够减少瞬时增强扩散，是控制浅结注入中结深的最佳方法。35描述化学机械平坦化，CMP是怎样实现平坦化的？答：化学机械平坦化是一种表面全局平坦化技术，它通过硅片和一个抛光头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有磨料，并同时施加压力。CMP通过比去除低处图形快的速度去除高处图形来获得均匀的