深圳大學(xué)集成電路設(shè)計與原理期末試題答案

1、深圳大學(xué)集成電路設(shè)計與原理期末試題答案原文地址：/view/e1173491463f0c1338e88445eaab8455.html 深圳大學(xué)期末考試特殊考試方式電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)集成電路工藝原理期末成績考核報告第 1 頁 共 40 頁姓名：曾榮 學(xué)號：2013800527深圳大學(xué)考試答題紙(以論文、報告等形式考核專用) 二一五二一六學(xué)年度第一學(xué)期課程編號 1600730001 2013800527 課程名稱 集成電路工藝原理 主講教師 楊靖 評分學(xué)號姓名曾榮專業(yè)年級微電子 2013 級-2 班第 2 頁 共 40 頁教師評語：要求本報告（作業(yè)）必須是完全獨立完成，沒有抄

2、襲或節(jié)選選本課程其他同學(xué)的作業(yè)，如果確認是抄襲 （抄襲和被抄襲）都要承擔最終成績?yōu)?F 的結(jié)果。完成時間：2016，1，8，17:00 之前請詳細解答以下每道問題！ （回答時請每道題之間留有空隙、題之間清晰分開、每題標明題號；字跡 工整、最好打??；圖可以手畫，但是，必須用規(guī)、具，線條清晰規(guī)范；堅決杜絕！卷面臟、亂、草）? ? ?1) 舉例回答集成電路主要集成了哪些器件?【5 分】 2) 最少給出兩個集成電路選用硅半導(dǎo)體的理由。 【5 分】 3) 在清洗過程中用到的進入沖洗池的純凈水的電阻 (率)在出水口處為多大時說明硅片已經(jīng) 被洗凈? 【5 分】? ? ? ?4) 常見的半導(dǎo)體的沾污有哪些種類

3、?【5 分】 5) 說明正光刻膠和負光刻膠在曝光過程中的變化和區(qū)別。 【5 分】 6) 為什么要進行曝光前和曝光后烘焙、怎樣提高光刻分辨率? 【10 分】7) 請詳細回答，硅片在大氣中會自然氧化，從洗凈工藝的角度，這屬于一種沾污，采用什 么工藝即可洗凈這種沾污而又不損壞硅?【10 分】?8)在刻蝕工藝中，由于電極附近鞘層領(lǐng)域的存在，電極附近只有正電荷存在，請用泊松方程 解釋，在一個周期內(nèi)電極附近的電場方向總是指向電極。 【10 分】?9) 在電極形成工藝中,用到金屬 Ti,請詳盡說明金屬 Ti 的特性,以及金屬 Ti 在集成電路電 極結(jié)構(gòu)中的作用!【15 分】第 3 頁 共 40 頁?10)以

4、 CMOS 的 nMOS 形成工藝為例來說明，在離子注入工藝中用了多道該工藝步驟，這些步 驟有什么目的或起到什么作用。 【15 分】?11) 等離子體是現(xiàn)代集成電路工藝中不可或缺的加工手段和材料，根據(jù)你的理解和掌握，請 就等離子體在集成電路工藝中有哪些應(yīng)用進行詳細的闡述。 【15 分】第 4 頁 共 40 頁一、 舉例回答集成電路主要集成了哪些器件?集成電路，英文為 Integrated Circuit，縮寫為 IC；顧名思義，就是把一定數(shù)量的常用電子元件，如 電阻、電容、晶體管等，以及這些元件之間的連線，通過半導(dǎo)體工藝集成在一起的具有特定功能的 電路。下面這個就是一個簡單的集成電路板。第 5

5、 頁 共 40 頁（電流互感器） （電阻） （晶體管）（二極管） （電容）第 6 頁 共 40 頁二、 最少給出兩個集成電路選用硅半導(dǎo)體的 理由。1. 硅（Si）制程是大量生產(chǎn)且便宜的制程。且硅（Si）有較好的物理應(yīng)力，所以可做成大尺寸的 晶圓（現(xiàn)今，Si 晶圓直徑約為 300 mm） 。在地球表面上有大量硅（Si）的原料：硅酸鹽礦。硅 工業(yè)已發(fā)展到規(guī)模經(jīng)濟（透過高的產(chǎn)能以降低單位產(chǎn)品的成本）的情形了，60 年的工藝發(fā)展， 技術(shù)相當成熟。 2. 第二個主要的優(yōu)點是，硅（Si）很容易就會變成二氧化硅（在電子元件中，這是一種很好的絕 緣體） 。二氧化硅可以輕易地被整合到硅（Si）電路中，且二氧化硅

6、和硅（Si）擁有很好的界面 特性。 3. 大概是最重要的優(yōu)點，是硅（Si）擁有高很多的空穴移動率。在需要 CMOS 邏輯時，高的空穴 率可以做成高速的 P-溝道場效應(yīng)晶體管。 4. Si/SiO2 的界面可以通過氧化獲得，非常完美。通過后退火工藝可以獲得極其完美的界面。三、 在清洗過程中用到的進入沖洗池的純凈 水的電阻 ( 率 ) 在出水口處為多大時說明硅片 已經(jīng)被洗凈?硅片清洗的目的在于清除表面污染雜質(zhì)，清洗方法包括物理清洗和化學(xué)清洗。根據(jù)題意，進入沖洗 池的純凈水應(yīng)該是超純水。清洗過程應(yīng)用的是化學(xué)清洗的方法。一般方法是將硅片先用成分比為 H2SO4:H2O2=5:1 或 4:1 的酸性液清

7、洗。 清洗液的強氧化性,將有機物分解而除去； 用超純水沖洗后, 再用成分比為 H2O:H2O2:NH4OH=5:2:1 或 5:1:1 或 7:2:1 的堿性清洗液清洗,由于 H2O2 的氧化作第 7 頁 共 40 頁用和 NH4OH 的絡(luò)合作用，許多金屬離子形成穩(wěn)定的可溶性絡(luò)合物而溶于水；然后使用成分比為 H2O:H2O2:HCL=7:2:1 或 5:2:1 的酸性清洗液，由于 H2O2 的氧化作用和鹽酸的溶解，以及氯離子 的絡(luò)合性，許多金屬生成溶于水的絡(luò)離子，從而達到清洗的目的。所以根據(jù)上述，查閱到超純水的概念如下，超純水，電阻率達到 18M*cm（25）的水。常用于集成電路工業(yè)中用于半導(dǎo)

8、體原材料和所用器皿的清洗、 光刻掩模版的制備和硅片氧化用的水汽源等。 此外，其他固態(tài)電子器件、厚膜和薄膜電路、印刷電路、真空管等的制作也都要使用超純水。所以電阻率應(yīng)該是 18M*cm（25） 。一般約為 1518（兆歐厘米） 。四、 常見的半導(dǎo)體的沾污有哪些種類?凈化間沾污分為五類： 顆粒顆粒是能粘附在硅片表面的小物體。懸浮在空氣中傳播的顆粒被稱為浮質(zhì)。（圖顆粒引起的缺陷）第 8 頁 共 40 頁金屬雜質(zhì)硅片加工廠的沾污也可能來自金屬化合物。危害半導(dǎo)體工藝的典型金屬雜質(zhì)是堿金屬，它們在普通 化學(xué)品和工藝都很常見。這些金屬在所有用于硅片加工的材料中都要嚴格控制。堿金屬來自周期表 中的 IA 族，

9、是極端活潑的元素，因為它們?nèi)菀资ヒ粋€價電子成為陽離子，與非金屬的陰離子反應(yīng) 形成離子化合物。金屬雜質(zhì)導(dǎo)致了半導(dǎo)體雜質(zhì)中器件成品率的減少，包括氧化物多晶硅柵結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)性缺陷。額 外的問題包括 pn 結(jié)上泄露電流的增加以及少數(shù)載流子壽命的減少。（圖可動離子沾污改變閾值電壓）有機物沾污有機物沾污是指那些包含炭的物質(zhì)，幾乎總是同炭自身及氫結(jié)合在一起，有時也和其他元素結(jié)合在 一起。有機物沾污的一些來源包括細菌、潤滑劑、蒸汽、清潔劑、溶劑和潮氣等。第 9 頁 共 40 頁在特定工藝條件下，微量有機物沾污能降低柵氧化層材料的致密性。工藝過程中有機材料給半導(dǎo)體 表面帶來的另一問題是表面的清洗不徹底，這種情

10、況使得諸如金屬雜質(zhì)之類的沾污在清洗之后仍完 整保留在硅片表面。自然氧化層如果曝露與室溫的空氣或含溶解氧的去離子水中，硅片的表面將被氧化。這一薄氧化層稱為自然氧 化層。硅片表面無自然氧化層對半導(dǎo)體性能和可靠性是非常重要的。自然氧化層將妨礙其他工藝步 驟，如硅片上單晶薄膜的生長和超薄柵氧化層的生長。自然氧化層也包含了某些金屬雜質(zhì)，它們可 以向硅中轉(zhuǎn)移并形成電學(xué)缺陷。自然氧化層引起的另一個問題在于金屬導(dǎo)體的接觸區(qū)。接觸使得互 連與半導(dǎo)體器件的源區(qū)及漏區(qū)保持電學(xué)連接。如果有自然氧化層存在，將增加接觸電阻，減少甚至 可能阻止電流流過。（圖自然氧化層）靜電釋放（ESD）靜電釋放 （ESD） 也是一種形式的

11、沾污， 因為它是靜電荷從一個物體向另一個物體未經(jīng)控制地轉(zhuǎn)移， 可能損壞微芯片。ESD 產(chǎn)生于兩種不同靜電勢的材料接觸或摩擦。帶過剩負電荷的原子被相鄰的帶 正電荷的原子吸引。這種吸引產(chǎn)生的電流泄放電壓可以高達幾萬伏。 第 10 頁 共 40 頁盡管 ESD 發(fā)生時轉(zhuǎn)移的靜電總量通常很?。{庫侖級別） ，然而放電的能量積累在硅片上很小的一 個區(qū)域內(nèi)。發(fā)生在幾個納秒的靜電釋放能產(chǎn)生超過 1A 的峰值電流，簡直可以蒸發(fā)金屬導(dǎo)體連線和 穿透氧化層。放電也可能成為柵氧化層擊穿的誘因。ESD 帶來的另一個重大問題在于，一旦硅片表 面有了電荷積累，它產(chǎn)生的電場就能吸引帶電顆粒或極化并吸引中性顆粒到硅片表面（見

12、圖所示） 。 電視屏幕能吸引灰塵就是一個例子。此外，顆粒越小，靜電對它的吸引作用就越明顯。隨著器件關(guān) 鍵尺寸的縮小，ESD 對更小顆粒的吸引變得重要起來，能產(chǎn)生致命缺陷。為減小顆粒沾污，硅片放 電必須得到控制。（圖帶電硅片吸引顆粒）五、 說明正光刻膠和負光刻膠在曝光過程中 的變化和區(qū)別。光刻膠概念光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感 光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、 親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像（見圖光致抗蝕劑成第 11 頁 共 40 頁像制版過程）

13、。正光刻膠和負光刻膠對比1.正性光致抗蝕劑：受光照部分發(fā)生降解反應(yīng)而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與 掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應(yīng)不敏感、曝光容限大、針孔密度低和無毒 性等優(yōu)點，適合于高集成度器件的生產(chǎn)。 優(yōu)點： 在光刻膠的未曝光區(qū)域不受顯影液的影響，因為光刻膠最初就不溶解，并保持這種性質(zhì)。這樣 在光刻過程中轉(zhuǎn)移到光刻膠上的極細線條的圖形會保持線寬和形狀，產(chǎn)生良好的線寬分辨率， 有更好的粘附性。正膠具有好的分辨率的原因之一是對比度高。正膠可以更好地分辨掩膜板的 亮區(qū)和暗區(qū)，在光刻膠上產(chǎn)生陡直的轉(zhuǎn)移圖形。正膠具有良好的對比特性，由于光刻膠側(cè)墻陡 直使其產(chǎn)生更好的線寬分

14、辨率（見圖 13.21） 。 缺點： 同種厚度的正負膠，在對于抗?jié)穹ê透g性方面負膠更勝一籌，正膠難以企及。2.負性光致抗蝕劑：受光照部分產(chǎn)生交鏈反應(yīng)而成為不溶物，非曝光部分被顯影液溶解，獲得的 圖形與掩模版圖形互補。負性抗蝕劑的附著力強、靈敏度高、顯影條件要求不嚴，適于低集成 度的器件的生產(chǎn)。 優(yōu)點： 曝光速度快（使得硅片的總處理能力更高） ，對硅片的粘附性也好。 缺點： 就是在顯影時曝光區(qū)域由溶劑引起的泡脹。這種泡脹使硅片表面的光刻膠圖形變形，對于具有 微米和亞微米關(guān)鍵尺寸的極細小圖形來說是不能接受的。另一缺點是曝光是光刻膠可與氮氣反 第 12 頁 共 40 頁應(yīng)從而抑制其交聯(lián)。正性光刻采

15、用正感光膠,曝光后的區(qū)域變得很易在顯影液里融化,在顯影過程中被從基片上除去,把與 掩膜上相同的圖形復(fù)制到硅片上;反之,負性光刻是把掩膜上相反的圖形復(fù)制到硅片表面。 它們的曝光 過程如圖所示。第 13 頁 共 40 頁圖 1 負性光刻膠在曝光過程中的變化圖 2 正性光刻膠在曝光過程中的變化（圖 不同極性的掩膜版和不同極性的光刻膠相結(jié)合的結(jié)果）第 14 頁 共 40 頁六、 為什么要進行曝光前和曝光后烘焙、 怎樣 提高光刻分辨率?烘培1. 前烘的目的是：將硅片上覆蓋的光刻膠溶劑去除；提高光刻膠與襯底的粘附力以便在顯影時光 刻膠可以很好地依附；提高膠膜的機械擦傷能力；防止光刻膠玷污設(shè)備（保持器械潔凈

16、） ；緩和 在旋轉(zhuǎn)過程中光刻膠膠膜內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。如果光刻膠膠膜在涂膠后沒有軟烘而直接進行對準和曝光，將可能出現(xiàn)下列問題 1) 2) 3) 4) 光刻膠薄膜發(fā)黏并易受顆粒沾污。 光刻膠薄膜來自于旋轉(zhuǎn)涂膠的內(nèi)在應(yīng)力將導(dǎo)致粘附性問題。 由于溶劑含量過高導(dǎo)致在顯影時由于溶解差異，而很難區(qū)分曝光和未曝光的光刻膠。 光刻膠散發(fā)的氣體（由于曝光時的熱量）可能沾污光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。2.后烘(堅膜)的目的：減少駐波效應(yīng)；經(jīng)顯影以后的膠膜發(fā)生了軟化、膨脹，膠膜與硅片表面粘附 力下降。為了保證下一道刻蝕工序能順利進行，使光刻膠和晶圓表面更好地粘結(jié)，必須繼續(xù)蒸 發(fā)溶劑以固化光刻膠； 激發(fā)化學(xué)增強光刻膠的 PAG 產(chǎn)生的

17、酸與光刻膠上的保護基團發(fā)生反應(yīng)并 移除基團使之能溶解于顯影液。提高光刻分辨率1. 2. 3. 減少曝光光源的波長 增加投影透鏡的數(shù)值孔徑 NA 提高光學(xué)系統(tǒng)的工藝因子 K第 15 頁 共 40 頁4. 5. 6. 7.使用分辨率增強技術(shù)：相移掩膜版（PSM）和光學(xué)接近修正（OPC） 控制好光刻環(huán)境條件，比如溫度、濕度、振動、大氣壓力 不要烘焙過度，引起光刻膠的流動，使圖形精度降低，分辨率變差 避免使用接近式曝光方式，采用投影式曝光方式或者接觸式光刻七、 請詳細回答，硅片在大氣中會自然氧化， 從洗凈工藝的角度，這屬于一種沾污，采用什 么工藝即可洗凈這種沾污而又不損壞硅?硅片制造過程中最關(guān)鍵的表面

18、清洗工藝步驟之一發(fā)生在硅片上熱生長氧化層之前。超薄氧化層必須 從完全接近的硅片表面開始生長。清洗硅片一般采用工業(yè)標準濕法清洗工藝RCA 清洗工藝工業(yè)標準濕法清洗工藝稱為 RCA 清洗工藝，由國無電公司RCA）的 w.Kern 和 D.Puotinen 于 20 世紀 60 年代提出，首次發(fā)表于 1970 年。RCA 濕法清洗由一系列有序的浸入兩種不同的化學(xué)溶液 組成：1 號標準清洗液（sc-1）和 2 號標準清洗液（sc-2） 。（表 硅片濕法清洗化學(xué)品） 第 16 頁 共 40 頁1.1 號標準清洗液（sc-1）的化學(xué)配料為 NOH/H2O2/H2O（氫氧化敲/過氧化氫/去離子水） ，這三

19、種化學(xué)物按 1：1：5 到：2：7 的配比混合。2 號標清洗液（S02）的組分是 HCl/H2O2/H2O 的 （酸過氧化氫/去離子水）按 1：1：6 到 1：2：8 的比混合這兩種化學(xué)配料都是以過氧化氫為 基礎(chǔ)，習(xí)慣上在 75到 85之間使用，存放時間為 10 到 20 分鐘。1 號標準清液(SC-I)如上表所示，sc-1 清洗液是堿性溶液，能去除顆粒和有機物質(zhì)。對于顆粒， sc-1 濕法清洗主要通過氧化顆粒或電學(xué)排斥起作用。 要理解氧化機理得注意過氧化氫是強烈氧 化劑，能氧化硅片表面和顆粒顆。粒上的氧化層能提供消散機制，分裂并溶解，破壞顆粒和硅 片表面之間的附著力。這樣顆粒變得可溶于 sc

20、-1 溶液而脫離表面。這一過程如圖 1 所示。過氧 化氫的氧化效應(yīng)也在硅表面形成一個保護層，阻止顆粒重新粘附在硅片表面。圖 1 顆粒在 sc-1 中的氧化和溶解Sc-1 的顆粒去除機制實際上是以顆粒的電學(xué)排斥來實現(xiàn)的。氫氧化的氫氧根（OH-）輕微侵蝕 硅片表面，并從顆粒下部切人。氫氧根也在硅片表面和顆粒上積累負電荷。表面和顆粒上的負 電荷使得顆粒從表面排斥開并進入 sc-1 溶液（見圖 2） 。表面負電荷的另一個好處是它阻止了 顆粒的重新淀積。圖 2 顆粒通過負電荷排斥而去除 第 17 頁 共 40 頁因為 sc-1 步驟通過硅的刻蝕過程來去除顆粒，曝露的硅片上將會產(chǎn)生一些微粗糙度。這種微粗

21、糙度值得關(guān)注， 因為它使 ULSI 工藝需要的極薄的氧化層生長困難。 另一個需要關(guān)心的問題是， sc-1 的使用證明硅片片的金屬沾污和配料中過氧化氫的分解具有相關(guān)性。這種沾污要求頻繁更 換溶液，這是不希望發(fā)生的，因為它增加了生產(chǎn)中的化學(xué)品的使用。2.2 號標準清洗液（SC-2）SC-2 濕法清洗工藝用于去除硅片表面的金屬。為了去除硅表面的金 屬（和某些有機物）沾污，必須使用高氧化能力和低 pH 值的溶液。在這種情況下，金屬成為 離并溶于具有強烈氧化效應(yīng)的酸液中。 清洗液就能從金屬和有機物沾污中俘獲電子并氧化它們。 電離的金屬溶于溶液中，而有機雜質(zhì)被分解。改進的 RCA 清洗已經(jīng)對 RCA 清洗

22、工藝進行了改進， 主要是因為這種工藝在高溫下大量使用化學(xué)品和超純水。 值 得注意的是，現(xiàn)在 RCA 的低溫清洗是很普遍的，甚至低到 45。極少芯片制造商仍使用與最 初的溶液比例相同的 RCA 清洗液。公司當前采用超純水稀釋 100 倍以上的配料，稱為稀釋的 清洗化學(xué)劑（dilutecleaningchenustnes),能獲得同最初的溶液相同或更好的清洗效果。例如， 稀釋的 SC-1 化學(xué)比可以是 NH40H：H202：H20 為 1：4：50 而不是傳統(tǒng)的 1：1：5 比例。 稀釋的化學(xué)反應(yīng)是關(guān)于安全和健康的重大改進，外加由于減少了化學(xué)品的使用和處理而具有的 成本優(yōu)勢。RCA 濕法清洗取得持

23、續(xù)成功的一個重要原因是超純水和化學(xué)品的可用性。新的清洗方法，如現(xiàn) 場化學(xué)品生成，比以前提供了更高級別的純度，產(chǎn)生了更有效的清洗效應(yīng)。RCA 清洗生成大量 的化學(xué)蒸氣，為防止化學(xué)蒸氣進人凈化間，增加了凈化間排放系統(tǒng)的負載。溶液蒸發(fā)的另一個 問題是它具有隨時間推移改變?nèi)芤航M分的效應(yīng)。piranha 配料第 18 頁 共 40 頁piranha 清洗的另一個常用名是 caros 清洗。piranha 是一種強效的清洗溶液，它聯(lián)合使用硫酸 （H2S04）和過氧化氫（H202）去除硅片表面的有機物和金屬雜質(zhì)。piranha 在工藝的不同步 驟中使用，有時在 SC 一 1 和 SC 一 2 清洗步驟之前。

24、最為常見的組分是 7 份濃縮 H2S04 和 3 份 30（按體積）的 H2020 通常的清洗方法是把硅片浸入 125的 piranha 中 19 分鐘，緊接 著用去離子水徹底清洗。c 舡 0 酸（Carosacid）是 piranha 的變種，它通過混合 380 份濃縮 H2S04、17 份 30H202 和 1 份超純水制備而成。最后的 HF 步驟許多清洗方法都是在最后一步時把硅片表面曝露于氫氟酸（HF） ，以去除硅 片表面的自然氧化層。硅片表面無自然氧化層，是生長高純外延薄膜和 MOS 電路柵極超薄氧 化物（50 ?；蚋。┑年P(guān)鍵。I-IF 浸泡之后，硅片表面完全被氫原子終止，在空氣中具

25、有很高 的穩(wěn)定性，避免了再氧化。氫原子終止的硅表面保持著與體硅晶體相同的狀態(tài)?；瘜W(xué)蒸氣清洗少數(shù)幾個工廠采用的另一種方法是，用化學(xué)蒸氣去除工藝室內(nèi)單個硅片上的殘存 氧化物和金屬沾污。硅片曝露在稀 HF:H20 的細密噴霧中，接下來是去離子水清洗和 IPA（異 丙醇）蒸氣干燥步驟。這個方法是為了減少 HF 的化學(xué)用量而提出的，但并沒有廣泛應(yīng)用，因 為它對清洗性能的改進是最小的。清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有機沾污，因為有機物會遮蓋部分 硅片表面，從而使氧化膜和與之相關(guān)的沾污難以去除；然后溶解氧化膜， 因為氧化層是“沾污陷阱”，也會引入外延缺陷；最后再去除顆粒、金屬等沾 污，同時使硅片表面鈍化

26、。具體步驟是：清洗步驟 H2S04 / H202（piranha） 目的 有機物和金屬第 19 頁 共 40 頁UPW 清洗（超純水） HF/H2O（稀 HF） UPW 清洗 NH40H/H202/H20（SC-1） UPW 清洗 HF/H2O（稀 HF） UPW 清洗 HCL/H202/H20（SC-2） UPW 清洗 HF/H2O（稀 HF） UPW 清洗 干燥清洗 自然氧化層 清洗 顆粒 清洗 自然氧化層 清洗 金屬 清洗 自然氧化層 清洗 干燥（表 典型的硅片濕法清洗順序）在上面的問題我們已經(jīng)知道了自然氧化層對于硅片制作來說具有很大的危害。在 RCA 清洗工藝中， 最后的 HF 步驟：

27、把硅片表面曝露于氫氟酸(HF),以去除硅片表面的自然氧化層。硅片表面無自然氧 化層，是生長高純外延薄膜和 MOS 電路柵極超薄氧化物（50 埃或更?。┑年P(guān)鍵。HF 浸泡之后， 硅片表面完全被氫原子終止，在空氣中具有很高的穩(wěn)定性，避免了再氧化。氫原子終止的硅表面保 持著與體硅晶體相同的狀態(tài)。氫氟酸（HF）是由超純水和氫氟酸的混合物。HF 是具有非常強的氧 化還原性質(zhì)的酸，能夠和氧化層反應(yīng)分解氧化層。第 20 頁 共 40 頁八、 在刻蝕工藝中， 由于電極附近鞘層領(lǐng)域的 存在，電極附近只有正電荷存在，請用泊松方 程解釋， 在一個周期內(nèi)電極附近的電場方向總 是指向電極。第 21 頁 共 40 頁九、

28、 在電極形成工藝中,用到金屬 Ti,請詳盡說 明金屬 Ti 的特性,以及金屬 Ti 在集成電路電極 結(jié)構(gòu)中的作用!金屬 Ti 的特性鈦金屬外觀似鋼，具有銀灰光澤，是一種過渡金屬。 鈦合金具有電、磁、聲、光、熱等方面的特殊性質(zhì)，或在其他作用下表面處理特殊功能的材料。 1、密度小，比強度高 金屬鈦的密度為 4.51g/cm?，高于鋁和鎂，而低于鋼、銅、鎳，但比強度高于鋁合金和高強合金鋼。 2、彈性模量低 鈦的彈性模量在常溫時為 106.4GPa，為鋼的 57%，而且與人體骨骼的彈性模量接近。 3、導(dǎo)熱系數(shù)小 金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的 1/5，銅的 1/25。 4、抗拉強度與其屈服強度接近 鈦

29、的這一性能能說明了其屈強比高，表示了金屬鈦材料在成型時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與 彈性模量的比值大，使鈦成型時的回彈能力大。 5、無磁性、無毒性 鈦是無磁性金屬，在很大的磁場中也不會被磁化，無毒且與人體組織及血液有好的相容性，所以被 醫(yī)療界所采用。 6、抗阻尼性能強 金屬鈦收到機械振動、電振動后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動衰減時間最長。利用鈦的這一性 能可做音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機振動元件和高級音響揚聲器的振動薄膜等。第 22 頁 共 40 頁7、耐熱性好 新型鈦合金可在 600或更高的溫度下長期使用。 8、耐低溫性能好 鈦合金 TA7，TC4 和半 TA18 等為代表的低溫鈦合金，其強

30、度隨溫度的降低而提高，但塑性變化卻 不大。在-196253低溫下保持較好的延展性及韌性，避免了金屬冷脆性，是低溫容器和存儲等 設(shè)備的理想材料。 9、吸氣性能 鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘伲诟邷叵驴膳c許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦的吸氣性主要指 高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。 10、耐腐蝕性能 鈦是一種非?；顫姷慕饘?，其平衡電位很低，在介子中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實際上鈦在許多介 子中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介子中式耐腐蝕的。這是因為鈦和氧有很大的親和 力，在空氣中或含氧介子中，鈦表面生成一層致密的、附著力強、惰性大的氧化膜，保護了鈦基體 不被腐蝕。即使由于機械膜層也會很快自愈

31、或重新再生。金屬 Ti 在集成電路電極結(jié)構(gòu)中的作用 金屬 Ti 的相關(guān)工藝：制備電極：1. 熱分解法 熱分解法通常是將金屬的鹽類化合物溶于有機溶劑或者水溶液中，將溶液涂覆在鈦基體上，通 過加熱使溶劑揮發(fā)，然后再高溫燒結(jié)使鹽類分解、氧化，得到氧化物涂層。涂覆的方法包括噴 涂、滾涂或刷涂等。噴涂和滾涂機械化程度高，適用于工業(yè)化大生產(chǎn)，勞動環(huán)境好，制得涂層第 23 頁 共 40 頁比較均勻，但涂液浪費量比較大。刷涂一般適用于小規(guī)模生產(chǎn)，該法需要設(shè)備簡單，涂液損失 少，但是勞動強度大，勞動環(huán)境差，而且制得的涂層往往不夠均勻。采用熱分解法，通過控制 涂層配方容易制得多組分且性能優(yōu)良的氧化物電極2,3。

32、2. 溶膠-凝膠法 溶膠-凝膠法是根據(jù)膠體化學(xué)原理制備涂層的一種新興方法，可以制得超細晶粒的電極涂層，使 電極表面的比表面積大大提高4,5。采用該法制備鈦電極的大致過程是，將金屬的有機化合物 （例如金屬醇鹽）或無機化合物分散在溶劑中，通過水解反應(yīng)生成活性單體，活性單體聚合生 成溶膠，將溶膠涂覆在鈦基體上，溶膠膜經(jīng)過干燥得到凝膠膜，然后在一定的溫度下燒結(jié)即可 制得涂層。相對于傳統(tǒng)的熱分解法，該法制備的電極涂層均勻、晶粒更細、幾乎無裂紋，近年 來備受關(guān)注。 3. 電沉積法 電沉積法制備涂層鈦電極，一般是以不溶性電極作陽極，經(jīng)過預(yù)處理的金屬鈦作陰極，在含有 相應(yīng)金屬離子的溶液中電解，金屬離子沉積在金

33、屬鈦陰極上，經(jīng)過干燥，再高溫燒結(jié)即制得涂 層鈦電極。該法制得的鍍層通常比較均勻致密。該法的缺點是工序復(fù)雜，而且不容易制成均勻 的大面積電極。 4. 濺射法 濺射法制備的膜層致密，與基體結(jié)合力強。但該法需要使用特殊的設(shè)備，制備工藝比較復(fù)雜， 而且母液浪費比較多，不適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。 5. 其它方法 Kim 等采用物理氣相沉積法（PVD） 制備了 IrO2 涂層鈦電極。該方法制備的涂層表面均勻平滑， 電阻率約是刷涂熱氧化法制備電極的 1/3-1/4。 Yao 等采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了 Ti/SnO2 電極。 在 0.5mol?L-1H2SO4 介質(zhì)中測得電極的析氧電位為 2.5V(

34、vsNHE)， 而其它方法制備的鈦基 錫銻電極的析氧電位通常為 1.9-2.3V（vsNHE） 。Pelegrino 等采用激光燒結(jié)的方法制備了釕鈦 涂層鈦電極，該方法制備電極僅需要 30min，遠遠小于熱分解法等需要的 3-10h。該法制得電極 第 24 頁 共 40 頁的析氧、析氯性能與常規(guī)方法制得電極的性能基本一致。G.Foti 等采用電磁感應(yīng)快速加熱燒結(jié) 的方法制備了 IrO2 涂層電極，加熱過程僅需 1s。制得的涂層表面成分主要是 Ir 的氧化物和 Ir 的氫氧化物，而沒有 TiO2 出現(xiàn)。這可能是由于快速的加熱創(chuàng)造出局部的還原性氣氛，導(dǎo)致氧氣 來不及向內(nèi)部擴散， 因此避免了基體被氧

35、化。 Huang 等采用水熱法制備了納米尺度的 Ti/SnO2-Sb 電極，在 0.1mol?L-1H2SO4 介質(zhì)中測得電極的析氧電位高達 3.0V（vsSCE） 。金屬 Ti 在相關(guān)電極結(jié)構(gòu)中的作用：1. 原理鈦金屬在 CMOS 制作過程的接觸形成工藝中可以使硅和隨后淀積的導(dǎo)電材料更加緊密地結(jié)合起 來。鈦的電阻很低，同時能夠與硅發(fā)生充分反應(yīng)。當溫度大于 700 時，鈦個硅發(fā)生反應(yīng)生成鈦 的硅化物。鈦和二氧化硅不發(fā)生反應(yīng)，因此這兩種物質(zhì)不會發(fā)生化學(xué)的鍵合或者物理聚合。因 此鈦能夠輕易的從二氧化硅表面除去，而不需要額外掩膜。鈦的硅化物在所有有源硅的表面保 留了下來。作用 2.1 金屬鈦淀積：一

36、薄阻擋層金屬鈦襯墊于局部互連溝道的底部和側(cè)壁上。這一層鈦充當了 鎢與二氧化硅間的粘合劑。 2.2 2.3 氮化鈦淀積：氮化鈦立即淀積于鈦金屬層的表面充當金屬鎢的擴散阻擋層。 金屬淀積鈦阻擋層：在薄膜區(qū)利用物理氣相淀積設(shè)備在整個硅片表面淀積一薄層鈦。鈦 襯墊于通孔的底部及側(cè)壁上。鈦充當了將鎢限制在通孔中的粘合劑。 2.4 淀積氮化鈦：在鈦的上表面淀積一薄層氮化鈦。在下一步淀積中，氮化鈦充當了鎢的擴 散阻擋層。 2.5 金屬鈦阻擋層淀積：鈦是淀積于整個硅片上的第一層金屬。它提供了鎢塞和下一層金屬 鋁之間的良好鍵合。同樣它與層間介質(zhì)材料的結(jié)合也非常緊密，提高了金屬疊加結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定性。第 25 頁 共

37、 40 頁2.6溶性陽極和不溶性陽極 可溶性陽極在電解過程中起補充金屬離子和導(dǎo)電的作用，不溶陽極只起導(dǎo)電作用。最早 的不溶性陽極是石墨和鉛系陽極上世紀 70 年代鈦陽極作為新技術(shù)開始應(yīng)用在電解和電鍍 行業(yè)。目前不溶性陽極可分為兩大類：析氯陽極和析氧陽極。析氯陽極主要用于氯化物 電解液體系，電鍍過程中陽極有氯氣釋放出來，因此稱為析氯陽極;析氧陽極主要用于硫 酸鹽、硝酸鹽、氫氰酸鹽等電解液體系，電鍍過程中陽極有氧氣釋放出來，因此稱為析 氧陽極。鉛合金陽極析氧陽極，鈦陽極根據(jù)其表面催化涂層不同分別具有析氧、析氯功 能或二者功效兼有。2.7氯堿工業(yè)用鈦陽極 與石墨電極相比， 隔膜法生產(chǎn)燒堿， 石墨陽極

38、的工作電壓為 8A/DM2 涂層陽極可成倍增加， 達 17A/DM2。這樣在同樣的電解環(huán)境下產(chǎn)品可成倍提高，而且所生產(chǎn)品的質(zhì)量高，氯氣純 度高。2.8電鍍用鈦陽極 電鍍用不溶性陽極是在鈦基體(網(wǎng)狀、板狀、帶狀、管狀等)上涂覆具有高電化學(xué)催化性 能的貴金屬氧化物涂層，涂層中含有高穩(wěn)定性的閥金屬氧化物。新型不溶性鈦陽極具有 高電化學(xué)催化能，析氧過電位比鉛合金不溶性陽極低約 0.5V，節(jié)能顯著,穩(wěn)定性高,不污 染鍍液,重量輕，易于更換。新型不溶性鈦陽極的析氧過電位也比鍍鉑不溶性陽極低，但 是壽命卻提高 1 倍以上。廣泛用于各種電鍍中作為陽極或者輔助陽極使用，可以替代常 規(guī)的鉛基合金陽極,在相同的條件

39、下,可以降低槽電壓，節(jié)約電能消耗;不溶性鈦陽極在電 鍍過程中具有良好的穩(wěn)定性(化學(xué)、電化學(xué))，使用壽命長。此陽極廣泛用于鍍鎳鍍金、 鍍鉻、鍍鋅、鍍銅等電鍍有色金屬行業(yè).2.9鉛及鉛合金陽極 鉛合金陽極屬于析氧陽極，析氧反應(yīng)的電解液為硫酸和硫酸鹽，主要用于電解冶金。這 種陽極存在電解過程中幾何尺寸會有所變化的缺陷。 ，在電解過程中，鉛陽極基體首先轉(zhuǎn) 第 26 頁 共 40 頁化成硫酸鉛，然后再轉(zhuǎn)化為氧化鉛。硫酸鉛是一個中間層，它是絕緣體，起著化學(xué)阻擋 層的作用，可以在硫酸環(huán)境中保護內(nèi)層的鉛基體。氧化鉛在外層是實際意義上的電極， 上面發(fā)生析氧反應(yīng)，氧化鉛的析氧電位很高，并且隨著電流密度的增加迅速上

40、升，鉛合 金陽極的這種特征是由它外層物質(zhì)氧化鉛的固有特點氧化鉛是電的不良導(dǎo)體所決定的。 此外，在電解過程中，氧化鉛陽極結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能不斷衰減，其內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生導(dǎo)致 氧化物一層層脫落，另外，過氧化鉛的生成也導(dǎo)致氧化物不斷溶解，作為中間層的硫酸 鉛再次被轉(zhuǎn)化為氧化鉛， 成為新的外層氧化物電催化活性物質(zhì)， 內(nèi)層的鉛基體又被氧化， 形成新的硫酸鉛中間保護層。因此，在電解過程中，鉛及其合金元素不斷溶解到電解液 里并沉淀造成溶液污染(溶液中化學(xué)沉淀)和陰極產(chǎn)物的污染(陰極表面的污染物電沉積， 電解到銅的純度不能很好的得到保證)。 2.10 涂層鈦陽極 涂 層 鈦 陽 極 , 習(xí) 慣 稱 為 DSA(Di

41、mensionallyStableAnode 尺 寸 穩(wěn) 定 陽 極 ), 又 稱 DSE(DimensionallyStableElectrode),是 20 世紀 60 年代末發(fā)展起來的一種新型不溶性 陽極材料。DSA 涂層鈦陽極主要應(yīng)用在電化學(xué)和電冶金兩大部門。DSA 涂層鈦陽極應(yīng)用的領(lǐng)域有:氯堿工業(yè)、氯酸鹽生產(chǎn)、次氯酸鹽生產(chǎn)、高氯酸鹽生產(chǎn)、 過硫酸鹽電解、電解有機合成、電解提取有色金屬、電解銀催化劑的生產(chǎn)、電解法制造 銅箔、電解氧化法回收汞、水電解、二氧化氯的制取、醫(yī)院污水處理、電鍍廠含氰廢水 處理、生活用水和食品用具的消毒、發(fā)電廠冷卻循環(huán)水的處理、毛紡廠染整廢水的處理, 工業(yè)用水的處

42、理、電解法制取酸堿離子水,銅板鍍鋅、鍍銠、鍍鈀、鍍金、鍍鉛、電滲析 法淡化海水、電滲析法制取四甲基氫氧化銨、熔融鹽電解、電池生產(chǎn)、陰極保護、生產(chǎn) 負極箔、鋁箔的陽極氧化等。應(yīng)用廣泛涉及化工、冶金、水處理、環(huán)保、電鍍、電解有 機合成及其它領(lǐng)域。第 27 頁 共 40 頁十、 以 CMOS 的 nMOS 形成工藝為例來說明， 在離子注入工藝中用了多道該工藝步驟， 這些 步驟有什么目的或起到什么作用。首先了解離子注入的基本特點離子注入的基本特點是:純凈摻雜,離子注入是在真空系統(tǒng)中進行的,同時使用高分辨率的質(zhì)量分析 器,保證摻雜離子具有極高的純度。摻雜離子濃度不受平衡固溶度的限制。原則上各種元素均可成

43、 為摻雜元素，并可以達到常規(guī)方法所無法達到的摻雜濃度。對于那些常規(guī)方法不能摻雜的元素,離子 注入技術(shù)也并不難實現(xiàn)注入離子的濃度和深度分布精確可控。注入的離子數(shù)決定于積累的束流， 深度分布則由加速電壓控制，這兩個參量可以由外界系統(tǒng)精確測量、嚴格控制。注入離子時襯底 溫度可自由選擇。根據(jù)需要既可以在高溫下?lián)诫s，也可以在室溫或低溫條件下?lián)诫s。這在實際應(yīng)用 中是很有價值的。大面積均勻注入。離子注入系統(tǒng)中的束流掃描裝置可以保證在很大的面積上具 有很高的摻雜均勻性。離子注入摻雜深度小。一般在 1um 以內(nèi)。例如對于 100keV 離子的平均射 程的典型值約為 0.1um。因為隨著工藝不斷進步，集成電路的線

44、條尺寸不斷縮小，傳統(tǒng)的單阱工藝 有時己不滿足要求，雙阱工藝應(yīng)運而生。所以我將根據(jù)雙阱工藝中的 nmos 形成工藝的步驟來說明這些步驟的作用或者目的。第 28 頁 共 40 頁離子注入工藝的多道工藝步驟的作用或目的gate-oxide TiSi2 AlCu SiO2 Tungstenpolyp-well n-wellSiO2 p+n+p-epi p+這是一個標準的雙阱工藝的剖面圖。第 29 頁 共 40 頁1、 通過離子擴散的方式，制作 P+硅襯底和 P-外延層。使用擴散工藝的作用是在高溫環(huán)境下，使帶 擴散的雜質(zhì)（一般是 B）和硅片充分接觸一段時間后，最終使雜質(zhì)原子和硅原子鍵合。 （注:單晶 硅

45、在生長過程中摻雜形成 P+硅襯底，外延層在外延硅生長中擴散摻雜。 ）而選擇 P 型襯底而不是 N 型襯底，有以下原因：自由電子的遷移率是空穴的三倍，因此用自由 電子為多數(shù)載流子的 N 型半導(dǎo)體做導(dǎo)電溝道的話，通過電流能力要強得多。另外，從控制角度 而言，NMOS 可以用正電壓開啟，使用起來比較方便，而 PMOS 需要用到負電壓，就不那么方 便了。2.在上面的襯底基礎(chǔ)上，淀積一層很薄的 SIO2，以后它將成為晶體管的柵氧層，然后其上又有一 層氮化硅犧牲層。這兩層的作用是作為緩沖層，有利于載流子傳輸。3.采用有源區(qū)掩膜互補區(qū)進行等離子刻蝕絕緣溝槽后，作用是隔離器件。第 30 頁 共 40 頁4.溝

46、槽填充氧化物, CMP 平整化及移去氮化硅犧牲層后。5.使用 P 阱掩膜使 P 阱區(qū)域得以曝光，方便接下來的離子注入。6.倒摻雜 P 阱， 通過離子注入的方式注入雜質(zhì)原子 B。 倒阱是用高能離子注入將雜質(zhì)打入阱底部， 這種阱不像常規(guī)的阱表面濃度最高，阱底部濃度最低而是正相反，所以叫做倒阱。由于下部濃 度更大，那么電子或電洞到了基極以后，高濃深井可以有效的增加復(fù)合，就不想到集極去了， 降低 bipolar 的放大系數(shù)，使沒有 backbias 偏置的晶體管免于 latch-up（閂鎖效應(yīng)） ，改進了晶 體管抵抗閂鎖效應(yīng)和穿通的能力。 （注：倒摻雜阱的雜質(zhì)濃度峰值在一定的深度處，一般是在硅 片表面

47、下幾微米。 ） 提高導(dǎo)電時的電場強度可以增加?xùn)艠O的靜電電荷， 使得 P 阱中的空穴更加遠 離柵氧化層界面，增加了 n 溝道尺寸以及流過溝道的電子數(shù)量。第 31 頁 共 40 頁7.n 溝道器件穿通，也是離子注入的方式，雜質(zhì)是 B。防止穿通注入的雜質(zhì)位于臨近源漏區(qū)的有 效溝道下，能夠改變阱摻雜，防止在偏壓下器件的漏耗盡區(qū)向溝道擴展。所以 B 構(gòu)成了穿通阻 擋層，注入 B 的目的是防止漏區(qū)電場穿過 n 型溝道區(qū)到達源區(qū)，防止漏耗盡區(qū)向輕摻雜溝道區(qū) 的擴展，防止溝道短路，造成不希望的漏電，導(dǎo)致器件失效。所以精確控制防穿通注入的位置 和劑量是非常重要的。8.n 溝道器件閾值電壓（VT）的調(diào)整：注入 B

48、 對 MOS 的閾值電壓進行調(diào)整。閾值調(diào)整是離子注 入在硅片制造中第一個廣泛應(yīng)用。閾值電壓 VT 是能夠使源漏間導(dǎo)通的電壓。它對溝道區(qū)的雜 質(zhì)濃度非常敏感。所以為了得到合適的器件性能，需要向硅層下注入雜質(zhì) B，把溝道區(qū)雜質(zhì)調(diào) 整到所需濃度。這一注入只對柵氧層下面區(qū)域的摻雜產(chǎn)生影響。第 32 頁 共 40 頁9.多晶硅淀積與刻蝕后： ，借助多晶硅掩膜的幫助將一多晶硅薄層進行化學(xué)淀積并形成圖形。多晶 硅作為晶體管的柵電極和互連線材料10. n 溝道器件輕摻雜漏區(qū)（LDD）注入：輕摻雜漏區(qū)（LDD）注入用于定義 MOs 晶體管的源漏區(qū) 這種區(qū)常被稱為源漏擴展區(qū)。注入使 LDD 雜質(zhì)位于柵下緊貼溝道區(qū)

49、邊緣，為源漏區(qū)提供雜質(zhì)濃 度梯度。 LDD 在溝道邊緣的界面區(qū)域產(chǎn)生復(fù)雜的橫向和縱向雜質(zhì)剖面。 nMOS 和 pMOS 的 LDD 注人需用兩次不同的光刻和注入。在源漏區(qū)淺結(jié)形成的同時 MOSFET 的柵也被注入。作用：如果沒有形成 LDD，在正常的晶管工作時會在結(jié)和溝道區(qū)之間形成高電場。電子在從源 區(qū)向漏區(qū)移動的過程中（對溝道器件）將受此高電場加速成為高能電子，它碰撞產(chǎn)生電子一空 穴對（稱為熱載流子或熱電子）電子從電場獲得能量，造成電性能上的問題，如被柵氧化層陷 阱捕獲，影響器件的閾值電壓控制。LDD 降低的雜質(zhì)濃度減小了結(jié)和溝道區(qū)間的電場。這技術(shù) 把結(jié)中的最大電場位置與溝道中的最大電流路徑

50、分離，以防止產(chǎn)生熱載流子。第 33 頁 共 40 頁11. n 溝道器件源漏區(qū)-源漏注入：源漏注入形成的重摻雜區(qū)（1020 到 1021 個離子每立方厘米） 在 MOS 品體管輕摻雜有源溝道區(qū)和阱區(qū)（1016 到 1017 個離子每立方米）之間。源漏區(qū)的 導(dǎo)電類型與周圍的阱相反。As 注入通常用形成 nMOS 的源漏區(qū)，B 或 B 注入用來形成 pMOS 的源漏區(qū)。由于注人對雜質(zhì)位置能夠精確控制，源漏區(qū)雜質(zhì)離子向溝道區(qū)的橫向擴散可以達到 最小。作用：在臨近 n 溝道的區(qū)域小劑量注入砷，減少電場峰值和熱載流子效應(yīng)，減少柵氧化層界面 電荷。12. 離子注入硅原子：注入非雜質(zhì)原子使硅非晶化，減小穿通

51、增強擴散（TED）和溝道效應(yīng)，表面 用 SiO2 掩膜。預(yù)先非晶化，可以幫助制造超淺結(jié)，防止溝道效應(yīng)和降低結(jié)深控制難度，滿足 縮小關(guān)鍵器件要素的同時，能夠保持器件的電學(xué)性能。第 34 頁 共 40 頁13. 多晶硅摻雜：雜質(zhì)為 P 或 B，方式為離子注入或擴散。多晶硅覆蓋在柵氧化層表面，多晶硅形 成了晶體管的柵。在摻雜前，形成圖形的多晶硅柵實際確定了溝道區(qū)的確切位置，從而確定了 源區(qū)和漏區(qū)的位置。這一過程叫自對準工藝，它使源和漏兩個區(qū)域相對于柵具有非常精確的位 置。自對準有助于減小晶體管的寄生電容。多晶硅柵必須進行注入或擴散摻雜以減小電阻。為了使制造工藝簡單，n 溝道和 p 溝道器件的 多晶硅

52、薄膜通常在柵光刻之前都進行 n+摻雜。 但是這可能會對亞 025 微米器件產(chǎn)生電學(xué)性能響。 目前更廣泛應(yīng)用的方法是 p 溝道器件用 p+摻雜柵， n 溝道器件用 n+摻雜柵， 這被稱為雙柵結(jié)構(gòu)。 制作這種器件應(yīng)首先光刻未摻雜的多晶硅柵，然后在分別注入每種器件的源漏區(qū)時晶硅柵進行 摻雜。為使這種設(shè)計功能正常，摻雜的多晶硅柵應(yīng)充分激活，否則在多晶硅/氧化面會形成耗盡 層，反過來影響器件性能。兩種摻雜區(qū)間的橫向擴散也是雙多晶硅柵結(jié)構(gòu)的一個問題，必須制 定精確的高溫計劃。第 35 頁 共 40 頁14. SiO2 絕緣層淀積及接觸孔刻蝕后：絕緣層（氧化物）有效隔離了硅片表面的器件。對于消除閂 鎖效應(yīng)，

53、減弱電場的熱載流子的減少和減少寄生電容等。若采用先進的 SIMOX 技術(shù)還能通過 退火修復(fù)氧化物上硅層的晶格質(zhì)量。15. 第一層鋁淀積及接觸孔刻蝕后：這是第二層鋁淀積的基礎(chǔ)，方便了第二層鋁淀積的形成和離子 注入。這也是多層金屬互聯(lián)層的一部分，是必不可少的。16. SiO2 絕緣層淀積、通孔刻蝕及第二層鋁淀積和圖形形成后：氧化物摻雜獲得材料的優(yōu)點（如， 更好的流動性和雜質(zhì)捕獲能力，提高了晶體管的穩(wěn)定性） 。最終形成多層金屬互聯(lián)層，晶體管只 占了整個結(jié)構(gòu)高度的很小一部分，而互聯(lián)層則占據(jù)了垂直方向尺寸的絕大部分。當然最后最好 有一層鈍化層即覆蓋玻璃對整個結(jié)構(gòu)進行保護，使其更加安全穩(wěn)定。 第 36 頁

54、 共 40 頁十一、 等離子體是現(xiàn)代集成電路工藝中不可 或缺的加工手段和材料， 根據(jù)你的理解和掌握， 請就等離子體在集成電路工藝中有哪些應(yīng)用 進行詳細的闡述。等離子體在集成電路工藝中的應(yīng)用：1. 等離子體刻蝕工藝 在一個等離子干法刻蝕系統(tǒng)的基本部件包括：發(fā)生刻蝕反應(yīng)的反應(yīng)腔、產(chǎn)生等離子體的射頻 電源、氣體流量控制系統(tǒng)、去除刻蝕生成物和真空系統(tǒng)。1.1 干法等離子體反應(yīng)器有下面不同的類型： 1.1.1 圓桶式等離子體反應(yīng)器 圓通式反應(yīng)器是圓柱形的， 在 0.11 托壓力下具有幾乎完全的化學(xué)各向同性刻蝕 （見圖 3） 。硅片垂直、小間距地裝在一個石英舟上。射頻功率加在圓柱兩邊的電極上。通常有一個打孔的金屬圓柱形刻蝕隧道，它把等離子體限制在刻蝕隧道和腔體壁之 間的外部區(qū)域。硅片與電場平行放置使物理刻蝕最小。等離子體重的刻蝕基擴散到 刻蝕隧道內(nèi)，而等離子體中的帶能離子和電子沒有進入這一區(qū)域。 1.1.2 平板反應(yīng)器 平板反應(yīng)器有兩個大小和位置對稱的平行金屬板，一個硅片背面朝下放置于接地的 陰極上面，RF 信號加在反應(yīng)器的上電極。由于等離子體電勢總是高于地電勢，因而第 37 頁 共 40 頁這是一種帶能離子進行轟擊的等離子體刻蝕模式。 1.2. 順流刻蝕系統(tǒng) 等離子體是在大約 0.11 托的壓力下，在一個獨立的源中產(chǎn)生的，被傳輸