2009级微电子工艺学试卷A卷参考答案

1、姓-名第1页共3页所在年级、班级_注意华中科技大学20112012学年第二学期电子科学与技术专业微电子工艺学试卷A(开卷)题号二三四总分题分10204030100得分底蒸发的杂质量以及避免使蒸发出的杂质重新进入外延层。(X)三考生在答题前应先一、密封线内二姓貧学号许否3无效一、判断下列说法的正误，正确的在后面括号中划“V”，错误的在后面括号中划“x”(本大题共10小题,每小题1分,共10分)1、单晶生长实际上就是液固两相的转化，实现条件就是在两相界面附近存在浓度梯度。(X)2、如果光刻胶的CMTF小于实际光刻图形的MTFJ则光刻图形上的最小尺寸线条可能被分辨。反之,不能被分辨。(V)3、热氧化

2、过程中，硅内靠近Si-SiO2界面的杂质将在界面两边的硅与二氧化硅中形成再分布。对于kvl、二氧化硅中的慢扩散杂质,再分布之后靠近界面处二氧化硅中的杂质浓度比硅中高，硅表面附近浓度下降。(V)4、研究表明,杂质在半导体晶体中的扩散虽然比较复杂,但可以归纳为几种典型的形式,如填隙式与替位式扩散,其中替位式扩散的速度较快。(X)5、离子注入掺杂时，降低离子能量就是形成浅结的重要方法。但在低能情况下,沟道效应很明显,可能使结深增加一倍,且离子束稳定性降低。(V)6、氮化硅(Si3N4)薄膜介电常数约69,不能作为层间绝缘层，否则将造成较大寄生电容，降低电路速度。但它对杂质扩散有极强掩蔽能力，可以作为

3、器件最终钝化层与机械保护层以及硅选择性氧化的掩模。(V)8、溅射仅就是离子对物体表面轰击时可能发生的四种物理过程之一,其中每种物理过程发生的几率取决于入射离子的剂量。(X)9、等离子体刻蚀与溅射刻蚀并无明显界限,化学反应与物理作用都可能发生,具体刻蚀模式取决于系统压力、温度、气流、功率及相关可控参数。(V)10、MOS器件之间就是自隔离的(self-isolated)，可大大提高集成度。但当绝缘层上的金属引线经过两个MOSFET之间的区域时，会形成寄生场效应晶体管。因此MOSIC中的隔离主要就是防止寄生的导电沟道，即防止场区寄生场效应晶体管开启。(V)二、选择填空。(本大题共10小题，每小题2

4、分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)1、硅中常见杂质大多数分凝系数小于1。采用直拉法与区熔法制备硅单晶时，可实现提纯，尤其就是多次循环区熔。单就一次提纯的去杂质效果而言，(D)。A、两方法区别不大B、两方法均不太好C、区熔法较好D、直拉法较好2、分布重复曝光系统的优点之一就是其掩模图形尺寸与实际图形尺寸的比例可以大于1:1(称为缩小图形曝光)。原则上该比例越大分辨率越高，但实际曝光系统通常采用4:1或5:1，这就是(C)折中的结果。A、分辨率与聚焦深度B、分辨率与对准精度C、分辨率与曝光时间D、分

5、辨率与对比度3、在给定氧化条件下,抛物线型速率常数与衬底晶向无关,而线性速率常数与晶体取向有关,这就是因为(A、B)。7、自掺杂效应就是气相外延过程中的无意识掺杂效应,采取适当措施可以完全避免,例如降低由衬A、抛物线型速率常数度量的就是氧化剂穿过一层无序的非晶二氧化硅的扩散B、线性速率常数与KS成正比，后者与单位晶面上能与氧化剂反应的有效键密度有关C、抛物线型速率常数与ks成正比，后者与单位晶面上能与氧化剂反应的有效键密度有关D、线性速率常数度量的就是氧化剂穿过一层无序的非晶二氧化硅的扩散4、高掺杂情况下的杂质扩散系数与杂质浓度有关,总的扩散系数就是所有杂质-空位复合体的扩散系数之与,称为(B

6、)。A、本征扩散系数B、非本征扩散系数C、表观扩散系数D、非表观扩散系数5、掺杂杂质在晶体内的浓度分布可以采用多种方法进行测量，其中(C)测量得到的就是掺杂物的化学浓度，而不仅仅就是电学浓度/载流子浓度。A、电容-电压(C-V)法B、扩展电阻法C、二次离子质谱(SIMS)法D、扫描隧道显微(STM)法6、CMOS电路中的完整器件通常并不就是做在体硅上,而就是做在一层很薄(24m)的轻掺杂外延层上，目的就是(A、B、D)。A、避免闩锁效应B、提供控制杂质浓度分布的方法C、形成SOI隔离结构D、使器件具有较好介质完整性与较小漏电流7、在大规模集成电路制造中，湿法腐蚀已被干法刻蚀所替代，原因在于(B

7、、C、D)。A、干法刻蚀的选择性好B、干法腐蚀能达到较高分辨率C、干法刻蚀的各向异性好D、湿法腐蚀需大量腐蚀性试剂，对人体与环境有害9、为了改善真空蒸发工艺的台阶覆盖,可以在蒸发过程中(C、D),增加原子的迁移能力。A、延长淀积时间B、增大气体流量C、加热晶片D、旋转晶片10、考虑对描述杂质扩散运动的费克定律应用何种分析解时，可进行以下判断(A、C)。A、当表面浓度为固溶度时，意味着该分布就是余误差分布B、当表面浓度为固溶度时，意味着该分布就是高斯分布C、当表面浓度较低时，意味着该分布经过长时间推进过程，为高斯分布D、当表面浓度较低时，意味着该分布经过长时间推进过程，为余误差分布三、简明回答下

8、列问题(本大题共5小题，每小题8分，共40分)1、在利用柴可拉斯基法所生长的晶体中掺入硼原子，为何在尾端的硼原子浓度会比籽晶端的浓度高?答:硼在硅中的分凝系数为0、72,小于1,所以固相中硼在硅中的固溶度小于熔融硅中的固溶度。因此,会有过量的B原子留在熔融硅中,即熔融硅中硼的浓度会不断增加。晶体的尾端在最后固化,所以尾端的硼原子浓度会比籽晶端的浓度高。8、平坦化工艺就是现代集成电路制造中的重要工艺步骤，采用(A)可实现介质与金属表面的全:局平坦化。IA、化学机械抛光(CMP)B、BPSG高温回流C、牺牲层回刻D、SOD/SOG2、解释为何一般淀积多晶硅薄膜的温度普遍较低,大约在600C650C

9、之间。答:这有两个理由:一就是使硅片的热支出最小化,以降低掺杂扩散与材料劣化。此外,在较低温度下发生的气相反应较少,可以使薄膜更平整、粘附性更好。还有一个理由就就是这样得到的多晶硅晶粒较小,晶粒越细小,就越容易经过光刻、刻蚀而得到光滑、均匀的边缘。但就是，若温度低于575C测沉积速率太低。3、我们要在亚微米MOSFET的源极与漏极形成一个0、l“m重掺杂的结能选择哪几种掺杂?将其激活的方法有几种?您会推荐哪一种?为什么?第2页共3页答:可以选择多次注入及掩蔽、倾斜角度离子注入与高能量与大电流注入等方式。将其激活的方法包括传统退火与快速热退火等。由表面薄膜扩散可以避免沟道效应的问题。倾斜角度离子

10、注入不能使用因为存在阴影问题。如果使用低能离子注入,必须预先对硅进行非晶化,以保证结的深度,还必须进行快速热退火。4、采用CVD与外延工艺制备薄膜时，反应室中的气流就是比较复杂的。如果气体流速U恒定，沿晶体管特性曲线leakage反应室长度方向边界层厚度（企）增大，气体有效质量传输系数（hG）降低，同时沿反应室长度方向会发生四、计算题（本大题共3小题,每小题10分,共30分）源气体耗尽,使薄膜生长速率逐渐降低,如何解决这一问题？1、为避免电迁移的问题，最大铝导线的电流密度不得超过5x105A/cm2.假设导线长为答:2mm,宽为lym，最小厚度为lym，此外有20%的线在台阶上，该处厚度为0、

11、5ym。试计倾斜基座:uTtssI,hGT算此线的电阻值。假设电阻率为3x10-6Qcm，计算铝线两端可承受的最大电压。设定前后525OC温度梯度:kST学-号解:此铝线可考虑有两段串接而成：0、4mm的厚度就是0、5pm,余下1、6mm的厚度气体由上部注入:hGT就是Ipm总电阻为:姓名3x10-65、器件尺寸按比例缩小就是提高器件性能/价格比的有效途径之一R、Dennard在1974所在年级、班级年提出理想尺寸缩小策略”，即将所有尺寸参数除以K因子，电压参数（栅、漏及阈值=72Q电压）除以S因子。如果S=K=1、41、6,电场与总耗能保持不变,且耗尽层随尺寸注缩意小而缩小，这就是我们希望瞧

12、到的结果。然而，这一策略实际上从来未被采用过，试举举一个原7限制电流I由允许的最大电流密度乘以较薄段的横截面积而得到:因说明为什么。I=5x105A/cm2x(10-4x0、5x10-4)=0.04T10鶴1澤戯10-4)K=S器件尺寸1/K1/K阈值电压1/S1/K电场K/S1栅电容1/K1/K漏极电流k/s21/K功率（每器件）K/S31/K2总耗能K3/S31晶体管数（每芯片）K2K20.1610-4x10-4答:如果阈值电压值按照理想缩减策略里建议的那样被降低,现在应该早已这将带来很多与噪音相关的问题,同时低阈值电压会导致较大的漏电流。卷軒密刷答学内号不前2、5x10-3A=2、5mA

13、、那么,铝线两端可承受的最大电压为V=RI=72Qx2.5x10-3A=0、18V、2、(a)对波长为193nm的ArF准分子激光光学光刻系统，其NA=O、65,匕=0、60也=0、50.此光刻机理论分辨率与聚焦深度为多少?(b)实际上我们可以如何修正NA、k1与k2参数来改善分辨率？(c)相移掩模版(PSM)技术通过改变哪一个参数而改善分辨率？解：(a)此光刻机理论分辨率为I1k0.193Aml=k=0.6x=0.178umm1NA0.65聚焦深度为推进退火的时间假定在1100C进行推进退火则扩散系数D=1、5x10-i3cm2/s3.7x10-9cm2t=6.8hoursdrive-in1

14、.5x10-13cmsec所需离子注入的杂质剂量,可以推算出Q=CJ兀Dt=4x1017x叮兀x3.7x10-9=4.3x1013cm-2s该剂量可以很方便地用离子注入实现在非常薄的范围内的杂质预淀积DOF=需=0-50.193pm(0.65)2=0、228um4)假如采用950C热扩散预淀积而啊子注入(b)我们可以通过增加数值孔径NA来提高分辨率,也可以采用分辨率增强技术opt此时庐的固溶度为2、5x1020/cm3扩散系数D=4、2x10-15cm2/s该预淀积为余误差分布,则预淀积时间为(c)相位移掩模版(PSM)方法就是通过改变k来提高分辨率的。tpre-dep(4.3x1013兀x、2x2.5x1020丿4.2x10-15=5.5sec3、CMOS中的p阱的形成。要求表面浓度Cs=4x1017cm-3,结深x.=3。已知衬底浓度j为C=1x1015cm-3o通过计算设