半導(dǎo)體工藝復(fù)習(xí)題..

1、填空20 簡(jiǎn)答20 判斷10 綜合50第一單元1一定溫度，雜質(zhì)在晶體中具有最大平衡濃度，這一平衡濃度就稱為什么? 固溶度2按制備時(shí)有無(wú)使用坩堝分為兩類，有坩堝分為？無(wú)坩堝分為？ （P24）有坩堝：直拉法、磁控直拉法無(wú)坩堝：懸浮區(qū)熔法3外延工藝按方法可分為哪些？ （P37）氣相外延、液相外延、固相外延和分子束外延 4.Wafer的中文含義是什么？目前常用的材料有哪兩種?晶圓；硅和鍺 5自摻雜效應(yīng)與互擴(kuò)散效應(yīng)（P47-48）NigIm理握的、的的KT! /氣0X(a)NeojfZ/實(shí)IS的 /左圖：自摻雜效應(yīng)是指高溫外延時(shí)，高摻雜襯底的雜質(zhì)反擴(kuò)散進(jìn)入氣相邊界層，又從邊界層擴(kuò)散摻入外延層的現(xiàn)象。自摻

2、雜效應(yīng)是氣相外延的本征效應(yīng)，不可能完全避免。自摻雜效應(yīng)的影響：3改變外延層和襯底雜質(zhì)濃度及分布對(duì)p/n或n/p硅外延，改變 pn結(jié)位置右圖：互（外）擴(kuò)散效應(yīng)：指高溫外延時(shí)，襯底中的雜質(zhì)與外延層中的雜質(zhì)互相擴(kuò)散，引起襯底與外延層界面附近的雜質(zhì)濃度緩慢變化的現(xiàn)象。 不是本征效應(yīng)，是雜質(zhì)的固相擴(kuò)散帶來(lái)（低溫減小、消失） 6什么是外延層？為什么在硅片上使用外延層？1）在某種情況下，需要硅片有非常純的與襯底有相同晶體結(jié)構(gòu)的硅表面，還要保持對(duì)雜質(zhì)類型和濃度的控制，通過(guò)外延技術(shù)在硅表面沉積一個(gè)新的滿足上述要求的晶體膜層，該膜層稱為外延層。2）在硅片上使用外延層的原因是外延層在優(yōu)化pn結(jié)的擊穿電壓的同時(shí)降低了

3、集電極電阻，在適中的電流強(qiáng)度下提高了器件速度。外延在CMOS集成電路中變得重要起來(lái)，因?yàn)殡S著器件尺寸不斷縮小它將閂鎖效應(yīng)降到最低。外延層通常是沒(méi)有玷污的。7常用的半導(dǎo)體材料為何選擇硅？1） 硅的豐裕度。硅是地球上第二豐富的元素，占地殼成分的25%;經(jīng)合理加工，硅能夠提 純到半導(dǎo)體制造所需的足夠高的純度而消耗更低的成本。2） 更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限。硅1412 C 鍺937 C。3） 更寬的工作溫度。用硅制造的半導(dǎo)體件可以用于比鍺更寬的溫度范圍，增加了半導(dǎo)體的 應(yīng)用范圍和可靠性。4）氧化硅的自然生成。氧化硅是一種高質(zhì)量、穩(wěn)定的電絕緣材料，而且能充當(dāng)優(yōu)質(zhì)的化學(xué)阻擋層以保護(hù)硅不受外部沾污；

4、氧化硅具有與硅類似的機(jī)械特性，允許高溫工藝而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)度的硅片翹曲。8液相摻雜濃度計(jì)算（P29）從含有6 01%憐的熔米斗屮扌工制佬棒，求= 晶棒頂端）確 濃皮； 如巣晶榨長(zhǎng)lm, 被而均勻，孑廠何處血舞Y農(nóng)度足 品棒頂端處的2倍35 車約CL 66）Hri頂屏牯余丿厲濃圧VjC0 , X處雜丿貢濃丿莒7?jC=2Cqq 氐pU （丄jCo =0.35 x 0.0001（1 - 0） 55-1 =3.5 xlO2 x 3.5 x 1O-5 = 0.3 5 x 0.0001 (1 ? -O.GGni第二單元1二氧化硅結(jié)構(gòu)中的氧原子可分為哪幾種？ （P66）橋鍵氧原子和非橋鍵氧原子 2.SiO2的

5、掩蔽作用硅襯底上的SiO2作掩膜要求雜質(zhì)在SiO2層中的擴(kuò)散深度 Xj小于SiO2本身的厚度Xsq2DsiDSiO2掩蔽條件DsiDSiO2SiO2作掩膜的最小厚度xmin3. 雜質(zhì)在硅中的擴(kuò)散方式有哪些？恒定表面源擴(kuò)散和限定表面源擴(kuò)散4半導(dǎo)體工藝技術(shù)的主要摻雜工藝包括哪兩種？擴(kuò)散和離子注入5注入離子在耙內(nèi)的能量損失的過(guò)程？ （P130）注入離子在靶內(nèi)的能量損失分為兩個(gè)彼此獨(dú)立的過(guò)程：核碰撞（nuclear stopping ）和電子碰撞 （electronic stopping）6氧化物有哪兩個(gè)生長(zhǎng)階段？（ P77）化學(xué)反應(yīng)控制階段和擴(kuò)散控制階段7離子注入是唯一能夠精確控制摻雜的手段（V）8

6、什么是雜質(zhì)分凝效應(yīng)和分凝系數(shù)？（P87）任何一種雜質(zhì)在不同相中的溶解度是不相同的，當(dāng)兩個(gè)相緊密接觸時(shí)， 原來(lái)存在某一相中的雜質(zhì)將在兩相之間重新分配， 直到在兩相中濃度比為某一常數(shù)為止， 即在界面兩邊的化學(xué)勢(shì) 相等，這種現(xiàn)象稱為分凝現(xiàn)象。分凝系數(shù)是衡量分凝效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)。9離子注入能夠重復(fù)控制雜質(zhì)的濃度和深度，因而在幾乎所有應(yīng)用中都優(yōu)于擴(kuò)散。（X）10. 硅中的雜質(zhì)只有一部分被真正激活，并提供用于導(dǎo)電的電子和空穴（大約3%-5%）,大多數(shù)雜質(zhì)仍然處在間隙位置，沒(méi)有被電學(xué)激活。（V）11. 離子注入會(huì)將原子撞擊出晶格結(jié)構(gòu)而損失硅片晶格，高溫退火過(guò)程能使硅片中的損傷部分或者絕大部分得到消除，摻入的雜

7、質(zhì)也能得到一定比例的電激活。（V）12. 什么是擴(kuò)散工藝？ （P98擴(kuò)散是微電子工藝中最基本的工藝之一，是在約1000C的高溫、p型或n型雜質(zhì)氣氛中，使雜質(zhì)向襯底硅片的確定區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散， 達(dá)到一定濃度，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體定域、定量摻雜的一種工 藝方法，也稱為熱擴(kuò)散。13. 氧化增強(qiáng)擴(kuò)散/氧化阻滯擴(kuò)散R限定源擴(kuò)散氧化增強(qiáng)擴(kuò)散：硼在氧化氣氛中的擴(kuò)散存在明顯增強(qiáng)現(xiàn)象，磷、砷也有此現(xiàn)象。原因是氧化誘生堆垛層錯(cuò)產(chǎn)生大量自填隙Si,間隙若位式擴(kuò)散中的“踢出”機(jī)制提高了擴(kuò)散系數(shù)。Sb有限源擴(kuò)散氧化阻滯擴(kuò)散：銻擴(kuò)散是以替位方式進(jìn)行， 氧化堆垛層錯(cuò)帶來(lái)的自填隙硅填充了空位，減少了空位濃度。銻在氧化氣氛中的擴(kuò)散卻被阻滯。1

8、4. 什么是溝道效應(yīng)？抑制方法？1）溝道效應(yīng)：襯底為單晶材料，離子束準(zhǔn)確的沿著晶格方向注入，幾乎不會(huì)受到原子核的 散射，其縱向分布峰值與高斯分布不同。一部分離子穿過(guò)較大距離。2）抑制方法：。硅片偏轉(zhuǎn)一定角度注入 使用質(zhì)量較大的原子注入 大劑量注入（形成非晶層）隔介質(zhì)膜注入15離子注入后為什么要退火？（P146）1 ）氧化生成保護(hù)膜2）離子再分布，減小雜質(zhì)濃度差3）修復(fù)損傷4）激活注入雜質(zhì)第三單元1.APCVD LPCVD PECVD和HDPCVD中文名稱分別是？常壓化學(xué)氣相淀積、低壓化學(xué)氣相淀積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積和高密度等離子體化學(xué)氣 相淀積2目前較常用的化學(xué)氣相淀積工藝方法是？3. C

9、VD反應(yīng)器的冷壁反應(yīng)物只加熱硅片和硅片支持物。（V）4. CVD是利用某種物理過(guò)程，例如蒸發(fā)或者濺射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移即原子或分子由源轉(zhuǎn)移到襯底（硅）表面上，并淀積成薄膜。（X）5氣體直流輝光放電分為哪幾個(gè)區(qū)？其中輝光放電區(qū)包括哪幾個(gè)區(qū)？濺射區(qū)域選擇在哪個(gè)區(qū)？ （ P176）分為暗流區(qū)，湯生放電區(qū)，輝光放電區(qū)，電弧放電區(qū)兒P4幾十氏31000fiOCE 600 出釵4002暗流，放電，MIO11 10|! H) 5 1U 4電流挖輝光放電mn電高倍增作用 怙恫用）分子離十也二次電子發(fā)射陽(yáng)極輝光放電區(qū)分為c-d：前期輝光放電區(qū)d-e :正常輝光放電區(qū)e-f :反常輝光放電區(qū)其中濺射選定區(qū)域在反常

10、輝光放電區(qū)6熱蒸發(fā)制備薄膜的過(guò)程有哪些？ （P212）準(zhǔn)備t抽真空t預(yù)蒸t蒸發(fā)t取片7蒸發(fā)的最大缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生均勻臺(tái)階覆蓋，但是可以比較容易的調(diào)整淀積合金的組分（X）8.LPCVD緊隨PECVD的發(fā)展而發(fā)展，由660 C降到450C，采用增強(qiáng)的等離子體，增加淀積 能量，即低壓和低溫。（X）9. 臺(tái)階覆蓋與接觸孔口（P225）（a）在靶與戒片之頁(yè)不插入椎直器戲直器）在紀(jì)勾硅片之間插入準(zhǔn)目棵接觸孔中義射膜的淀積喈況準(zhǔn)直濺射技術(shù)是在高真空濺射時(shí)， 在襯底正上方插入一塊有高縱橫比孔的平板， 稱為準(zhǔn)直器。 濺射原子的平均自由程足夠長(zhǎng)， 則在準(zhǔn)直器與襯底之間幾乎不會(huì)發(fā)生碰撞。 因此只有速度方 向接近于垂直

11、襯底表面的濺射原子才能通過(guò)準(zhǔn)直器上的孔到達(dá)襯底表面， 而且這些原子更可 能淀積在接觸孔的底部，這樣就不會(huì)因接觸孔頂兩拐角的接近 （甚至接觸）造成到達(dá)底部濺 射原子過(guò)少，從而出現(xiàn)孔底角出薄膜太?。ㄉ踔敛幌噙B）的現(xiàn)象。10. 什么是CVD中的氣缺現(xiàn)象？解決氣缺現(xiàn)象的措施？1）氣缺現(xiàn)象：一個(gè)入氣口的反應(yīng)室，沿氣流方向反應(yīng)劑不斷消耗，濃度降低，因此膜厚不 均。當(dāng)氣體反應(yīng)劑被消耗而出現(xiàn)的反應(yīng)劑濃度改變的現(xiàn)象。2）解決措施：。在水平方向上逐漸提高溫度來(lái)加快反應(yīng)速度，從而提高淀積速率，補(bǔ)償氣缺效應(yīng)的影響， 減小各處淀積厚度差別。采用分布式的氣體入口， 就是反應(yīng)劑氣體通過(guò)一系列氣體口注入列反應(yīng)室中。需要特殊設(shè)

12、計(jì)的淀積室來(lái)限制注入氣體所產(chǎn)生的氣流交叉效應(yīng)。增加反應(yīng)室中的氣流速度。第四、五單元1顯影時(shí)，正膠和負(fù)膠的哪個(gè)區(qū)發(fā)生溶解？而哪個(gè)區(qū)則不會(huì)溶解。（P239）正膠的曝光區(qū)和負(fù)膠的非曝光區(qū)的光刻膠在顯影液中溶解，而正膠的非曝光區(qū)和負(fù)膠的曝光區(qū)的光刻膠則不會(huì)在顯影液中溶解（或很少溶解）。2根據(jù)成像結(jié)果的不同，光刻膠可分為哪兩種類型，其中哪種成本較低且應(yīng)用較早？ 正光刻膠和負(fù)光刻膠；負(fù)光刻膠。3負(fù)性光刻？正性光刻？負(fù)性光刻：把與掩膜版上圖形相反的圖形復(fù)制到硅片上。正性光刻：把與掩膜版上圖形相同的圖形復(fù)制到硅片上。兩種工藝的區(qū)別：所用光刻膠不同。4. 最早應(yīng)用在半導(dǎo)體光刻工藝中的光刻膠是哪種膠?負(fù)光刻膠 5

13、光刻的本質(zhì)是什么？光刻就是將掩膜版（光刻版）上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋在半導(dǎo)體襯底表面的對(duì)光輻照敏感的 薄膜材料（光刻膠）上去的工藝過(guò)程。6.CD是什么？芯片上的物理尺寸特征被稱為關(guān)鍵尺寸，即CD7什么是干法刻蝕？什么是濕法刻蝕？比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)。1）干法腐蝕是應(yīng)用等離子技術(shù)的腐蝕方法，刻蝕氣體在反應(yīng)器中等離子化，與被刻蝕材料 反應(yīng)（或?yàn)R射），生成物是氣態(tài)物質(zhì)，從反應(yīng)器中被抽出。濕法刻蝕是化學(xué)腐蝕，晶片放在腐蝕液中（或噴淋），通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜圖形。2）干法刻蝕與濕法刻蝕比較，優(yōu)點(diǎn)：保真度好，圖形分辨率高； 濕法腐蝕難的薄膜如氮化硅等可以進(jìn)行干法刻蝕。 清潔性好，氣態(tài)生成

14、物被抽出；無(wú)濕法腐蝕的大量酸堿廢液。缺點(diǎn)：o設(shè)備復(fù)雜選擇比不如濕法8接觸是由導(dǎo)電材料如鋁，多晶硅或銅制成的連線將電信號(hào)傳輸?shù)叫酒牟煌糠?。（X）9干法刻蝕有哪幾種？相應(yīng)的內(nèi)容是什么？ （P290）物理性刻蝕、化學(xué)性刻蝕和物理化學(xué)性刻蝕。1） 物理性刻蝕-濺射刻蝕：等離子體中的離子或高能原子對(duì)襯底進(jìn)行轟擊，濺射出襯底原子, 形成掩蔽膜圖形。2） 化學(xué)性刻蝕：腐蝕氣體等離子化，活性物F、CFx與氮化硅、多晶硅等被刻蝕薄膜發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，生成物被真空泵排除。3）物理化學(xué)性刻蝕（RIE）: RIE是等離子化學(xué)性刻蝕和濺射物理性刻蝕現(xiàn)象同時(shí)作用的刻 蝕，實(shí)際是離子輔助刻蝕。10. 金屬導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)

15、層兩部分組成什么系統(tǒng)？ （P310）多層互連系統(tǒng)11. 有光刻膠覆蓋硅片的三個(gè)生產(chǎn)區(qū)域分別為光刻區(qū)、刻蝕區(qū)和擴(kuò)散區(qū)。（V）12. 曝光后烘焙，簡(jiǎn)稱后烘，其對(duì)傳統(tǒng)I線光刻膠是必需的。（V）1 ）版圖繪制：在版圖設(shè)計(jì)完成后，一般將其放大100-1000倍（通常為500倍），在坐標(biāo)紙上畫出版圖總圖。2）刻分層圖：生產(chǎn)過(guò)程中需要幾次光刻板，總圖上就含有幾個(gè)層次的圖形。為了分層制出各次光刻版，首先分別在表面貼有紅色膜的透明聚酯塑料膠片（稱為紅膜）的紅色薄膜層上刻出各個(gè)層次的圖形，揭掉不要的部分形成紅膜表示的各層次圖形。這一步又稱為刻紅膜。3）初縮：對(duì)紅膜圖形進(jìn)行第一次縮小，得到大小為最后圖形十倍的各層初

16、縮版。其過(guò)程與 照相完全一樣。4）精縮兼分布重復(fù)：一個(gè)大圓片硅片上包含有成百上千的管芯，所用的光刻版上當(dāng)然就應(yīng)重復(fù)排列有成百上千個(gè)相同的圖形。因此本步任務(wù)有兩個(gè)， 一是將初縮版的圖形進(jìn)一步縮小為最后的實(shí)際大小，并同時(shí)進(jìn)行分布重復(fù)。 二是得到可用于光刻的正式掩膜版。直接由精縮兼分步重復(fù)得到的稱為母版。5 ）復(fù)印：在集成電路生產(chǎn)的光刻過(guò)程中，掩膜版會(huì)受磨損產(chǎn)生傷痕。使用一定次數(shù)后就要 換用新掩膜版。因此同一掩膜工作版的需要數(shù)量是很大的，若每次工作版都采用精縮得到的母版是很不經(jīng)濟(jì)的。因此在得到母版后要采用復(fù)印技術(shù)復(fù)制多塊工作掩膜版供光刻使用。14.名字解釋掩膜版掩模版就是將設(shè)計(jì)好的特定幾何圖形通過(guò)一

17、定的方法以一定的間距和布局做在基版上，供光刻工藝中重復(fù)使用。15. 識(shí)別該圖所示工藝，寫出每個(gè)步驟名稱并進(jìn)行描述3)4)7）8）HMDS進(jìn)行成膜處理，起到粘附促進(jìn)劑的5）旬1）氣相成底膜：清洗、脫水，脫水烘焙后立即用 作用。2 ）涂膠：采用旋轉(zhuǎn)涂膠的方法涂上液相光刻膠材料。3）前烘：其目的是除去光刻膠中的溶劑。4）對(duì)準(zhǔn)和曝光：掩模板與涂了膠的硅片上的正確位置對(duì)準(zhǔn)。然后將掩模板和硅片曝光。5）曝光后烘焙：深紫外（DUV）光刻膠在100-110C的熱板上進(jìn)行曝光后烘焙。6）顯影：是在硅片表面光刻膠中產(chǎn)生圖形的關(guān)鍵步驟。7）堅(jiān)模烘焙：要求會(huì)發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，提高光刻膠對(duì)硅片表面的粘附性。8 ）顯影后檢查：目的是找出光刻膠有質(zhì)量問(wèn)題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范要 求。16. 解釋圖中現(xiàn)象的原因和敘述流程（P257）1 ）原因：正膠的曝光區(qū)和負(fù)膠的非曝光區(qū)的光刻膠在顯影液中溶解，而正膠的非曝光區(qū)和 負(fù)膠的曝光區(qū)的光刻膠則不會(huì)在顯影液中溶解。正膠由以下物質(zhì)組成： 堿溶性的酚醛樹(shù)脂， 光敏性鄰重氮醌和溶劑二甲