半導(dǎo)體工藝原理作業(yè)題集

集成電路工藝作業(yè)第一章半導(dǎo)體襯底1、列舉生產(chǎn)半導(dǎo)體級(jí)硅的三個(gè)步驟，給出反應(yīng)方程式。說明半導(dǎo)體級(jí)硅有多純？2、為什么要用單晶進(jìn)行硅片制造？3、CZ單晶生長(zhǎng)法定義Czochralski（CZ）—查克洛斯基法生長(zhǎng)單晶硅，把熔化了的半導(dǎo)體級(jí)硅液體變?yōu)橛姓_晶向并且被摻雜成n型或p型的固體硅錠。85%以上的單晶硅是采用CZ法生長(zhǎng)出來的。CZ法特點(diǎn)：a.低功率IC的主要原料。b.占有?80%的市場(chǎng)。c.制備成本較低。d.硅片含氧量高。4、影響CZ法直拉工藝的兩個(gè)主要參數(shù)是什么？拉伸速率和晶體旋轉(zhuǎn)速率。5、區(qū)熔法的特點(diǎn)是什么？a.硅片含氧量低、純度高。b.主要用于高功率IC。c.制備成本比CZ法低。d.難生長(zhǎng)大直徑硅晶棒。e.低阻值硅晶棒摻雜均勻度較差。7、使用更大直徑硅片的主要原因是什么？300mm硅片比200mm硅片面積大2.25倍，這樣就會(huì)在一塊硅片上生產(chǎn)更多的芯片。每塊芯片加工和處理時(shí)間都減少了，設(shè)備生產(chǎn)效率提高了。使用300mm直徑的硅片可以把每塊芯片的成本減少30%。節(jié)省成本是驅(qū)使半導(dǎo)體業(yè)轉(zhuǎn)向使用更大直徑硅片的主要原因。8、硅中的晶體缺陷：點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、層錯(cuò)。第二章氧化1、半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中使用的介質(zhì)材料有二氧化硅、氮化硅、多晶硅、硅化物。2、二氧化硅的基本性質(zhì)有哪些？a、可以方便地利用光刻和刻蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移、b、可以作為多數(shù)雜質(zhì)摻雜的掩蔽、c、優(yōu)秀的絕緣性能、d、很高的擊穿電場(chǎng)（＞107V/cm）、e、體電學(xué)性能穩(wěn)定、f、穩(wěn)定、可重復(fù)制造的Si/SiO2界面3、金屬層間絕緣阻擋層目的：用于金屬連線間的保護(hù)層。4、熱生長(zhǎng)SiO2的各種運(yùn)用對(duì)厚度有不同要求柵氧（0.18pm工藝）：20~60埃；STI隔離氧化物：150埃；場(chǎng)氧：2500?15000埃5、有幾種類型的電荷存在于氧化層內(nèi)部或在SiO2和Si/SiO2界面附近？a）界面陷阱電荷;b）固定氧化層電荷;c）移動(dòng)離子電荷;d）大量氧化層陷阱電荷6、干氧和濕氧氧化反應(yīng)方程式及氧化層的特點(diǎn)？這兩種反應(yīng)都在700°C?1200°C之間進(jìn)行，濕氧氧化比干氧氧化反應(yīng)速率約高皿倍。在實(shí)際工藝應(yīng)用中，對(duì)于SiO2膜厚度需要幾千A以上的情況，一般采用干氧+濕氧+干氧的方式，既保證了所需的厚度，又改善了表面的完整性和解決了光刻時(shí)的浮膠問題。7、1即厚SiO2消耗0.46pmSi8、Deal-Grove迪爾―格羅夫模型適用于：氧化溫度700?1200度；局部壓強(qiáng)0.1?25個(gè)大氣壓；氧化層厚度為20?2000nm的濕氧和干法氧化9、壓強(qiáng)對(duì)氧化速率的影響a、如果要達(dá)到給定的氧化速率，增加氣壓，則氧化溫度可以降低b、如果在同樣溫度下生長(zhǎng)一個(gè)給定的氧化層厚度，增加氣壓，則氧化時(shí)間可以減少。10、氯對(duì)氧化速率的影響：氯的介入會(huì)使二氧化硅增加許多物質(zhì)特性，已經(jīng)報(bào)道過的這些增加的特點(diǎn)有：a）二氧化硅中移動(dòng)電荷減少；b）底層硅少數(shù)載流子壽命延長(zhǎng)；c）氧化層缺陷數(shù)量減少，使得二氧化硅擊穿強(qiáng)度增大；d）界面電荷以及固定電荷濃度減?。籩）由于氧化導(dǎo)致底層硅的層錯(cuò)數(shù)量減少，所以在VLSI中通常就采取這樣的措施，即故意在干氧的過程加氯。氯存在的潛在不良影響是在低氧氣流情況下對(duì)Si進(jìn)行各向異性刻蝕。11、晶向?qū)ρ趸俾实挠绊懀海?11）晶向氧化最快，（100）最慢11、等離子體對(duì)氧化速率的影響：一個(gè)等離子體環(huán)境能夠加快氧化速率。12、光子對(duì)氧化速率的影響：在氧化環(huán)境中對(duì)硅是直接進(jìn)行光照（光子），硅片的氧化速率會(huì)增加，這種效應(yīng)被稱為光子輔助氧化。13、氧化層厚度的測(cè)量：許多技術(shù)適用于氧化厚度的測(cè)量，最重要的有：a）光學(xué)干涉法；B）橢圓對(duì)稱法；c）電容法；d）色譜的應(yīng)用。14、生長(zhǎng)氧化層與淀積氧化層之間的區(qū)別是什么？p21015、為什么柵氧要用熱生長(zhǎng)？p21317、說明干法氧化的化學(xué)反應(yīng)式，通常發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。P21518、說明干法氧化的化學(xué)反應(yīng)式，與干法相比是快還是慢，為什么？p21519、如果熱生長(zhǎng)氧化層厚度為2000A，那么51消耗多少？p21520、列舉氧化工藝中摻氯的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。21、描述氧化物的生長(zhǎng)速率，影響這種速率的參數(shù)是什么？23、等離子體對(duì)氧化物生長(zhǎng)的影響是什么？p21924、LOCOS是什么？熱氧化中如何使用？鳥嘴效應(yīng)是什么？為什么它不受歡迎？補(bǔ)充：25、氧化工藝迪爾―格羅夫模型的拋物線速率常數(shù)8與晶向無關(guān)，線性速率常數(shù)B/A與晶向有關(guān)。第三章擴(kuò)散作業(yè)1、短溝道效應(yīng)(ShortChannelEffect)：短溝道效應(yīng)主要是指閾值電壓與溝道相關(guān)到非常嚴(yán)重的程度。源-漏兩極的p-n結(jié)將參與對(duì)位于柵極下的硅的耗盡作用，同柵極爭(zhēng)奪對(duì)該區(qū)電荷的控制。柵長(zhǎng)Lg越短，被源-漏兩極控制的這部分電荷所占的份額比越大，直接造成域值電壓Vt隨柵長(zhǎng)的變化。VG起十Lxdcj（理+qXj

p' depletionregion2、方塊電阻(薄層電阻)定義：方塊電阻的大小直接反映了擴(kuò)散入硅內(nèi)部的凈雜質(zhì)總量。sXsXGxjj1 _1q^Nx q聞Q：從表面到結(jié)邊界這一方塊薄層中單位面積上雜質(zhì)總量3、體電阻與方塊電阻的關(guān)系:wxj方塊時(shí)，l=w,R=RS。所以，只要知道了某個(gè)摻雜區(qū)域的方塊電阻，就知道了整個(gè)摻雜區(qū)域的電阻值。4、固溶度(solidsolubility)：在平衡條件下，雜質(zhì)能溶解在硅中而不發(fā)生反應(yīng)形成分凝相的最大濃度。5、擴(kuò)散定義：材料中元素分布的不均勻會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散行為的進(jìn)行，使得元素由濃度高處向濃度低處移動(dòng)，從而產(chǎn)生的一種使?jié)舛然驕囟融呌诰鶆虻亩ㄏ蛞苿?dòng)。6、擴(kuò)散的微觀機(jī)制都有哪些？給出相關(guān)擴(kuò)散方式的定義及擴(kuò)散雜質(zhì)的種類。①間隙式擴(kuò)散：雜質(zhì)進(jìn)入晶體后，僅占據(jù)晶格間隙，在濃度梯度作用下，從一個(gè)原子間隙到另一個(gè)相鄰的原子間隙逐次跳躍前進(jìn)。每前進(jìn)一個(gè)晶格間距，均必須克服一定的勢(shì)壘能量。勢(shì)壘高度Ei約為0.6~1.2eV間隙式擴(kuò)散雜質(zhì)包括Au,Ag,Cu,Fe,Ni,Z叫Mg,O等，這些雜質(zhì)均屬于快擴(kuò)散雜質(zhì)。②替位式擴(kuò)散：雜質(zhì)進(jìn)入晶體后，占據(jù)晶格原子的原子空位(空格點(diǎn))，在濃度梯度作用下，向鄰近原子空位逐次跳躍前進(jìn)。每前進(jìn)一步，均必須克服一定的勢(shì)壘能量。替位式原子必須越過的勢(shì)壘高度為Es約3?4eV。替位式擴(kuò)散雜質(zhì)包括B,P,As,Sb,Ga,Al,Ge等，這些雜質(zhì)均屬于慢擴(kuò)散雜質(zhì)。8、費(fèi)克第二定律的推導(dǎo)描述擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的基本方程是費(fèi)克第一定律:FQ,t)=一D江叱d.x推導(dǎo)費(fèi)克第二定律的最簡(jiǎn)單的方法可從一段橫截面積為A的長(zhǎng)條材料開始?？紤]其中長(zhǎng)度為dx的一小段體積，有J2—J1_dJAx dx式中，J2是流出這一段體積的流量，J1是流入這一段體積的流量。如果這兩個(gè)流量的值不同，就表示在這一小段體積中擴(kuò)散物質(zhì)的濃度一定發(fā)生了變化。而這一體積元中雜質(zhì)的數(shù)量正是濃度和微分體積元(A.dx)的乘積，因此連續(xù)性方程可以表示為TOC\o"1-5"\h\zdC_f) dJAdx—=—A\J—J)=—Adx—dt 21 d.x或dC\x,t) dJ 二—— dt d.x根據(jù)費(fèi)克第一定律，上式可寫成士=afd些］St ISx)上式是費(fèi)克定律最通用的表達(dá)式，如果假設(shè)擴(kuò)散系數(shù)和位置無關(guān)的話，則該式可以簡(jiǎn)化為SCQt)“S2\z,t) =D St Sz2式中的位置變量已改寫為z,這是因?yàn)檠毓杵?深度)方向的擴(kuò)散是主要因素。對(duì)于各向同性的三維介質(zhì)，費(fèi)克第二定律可寫成=DV2C10、擴(kuò)散工藝包括氣態(tài)相源擴(kuò)散、液態(tài)源擴(kuò)散、固態(tài)源擴(kuò)散、旋涂源擴(kuò)散等12、恒定表面源擴(kuò)散擴(kuò)散過程中，硅片表面雜質(zhì)濃度始終不變這種類型的擴(kuò)散稱為恒定表面源擴(kuò)散。其擴(kuò)散后雜質(zhì)濃度分布為余誤差函數(shù)分布。13、有限表面源擴(kuò)散擴(kuò)散前在硅片表面先淀積一層雜質(zhì)，在整個(gè)過程中，這層雜質(zhì)作為擴(kuò)散源，不再有新源補(bǔ)充，雜質(zhì)總量不再變化。這種類型的擴(kuò)散稱為有限表面源擴(kuò)散。其擴(kuò)散后雜質(zhì)濃度分布為高斯函數(shù)分布。14、橫向擴(kuò)散由于光刻膠無法承受高溫過程，擴(kuò)散的掩膜都是二氧化硅或氮化硅。當(dāng)原子擴(kuò)散進(jìn)入硅片，它們向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)：假如雜質(zhì)原子沿硅片表面方向遷移，就發(fā)生了橫向擴(kuò)散。16、擴(kuò)散摻雜與離子注入摻雜所形成的雜質(zhì)濃度分布各自的特點(diǎn)是什么？與擴(kuò)散摻雜相比離子注入摻雜的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)各是什么？答：擴(kuò)散雜質(zhì)所形成的濃度分布：雜質(zhì)濃度將從表面到體內(nèi)單調(diào)下降，而雜質(zhì)分布主要是由高溫與擴(kuò)散時(shí)間來決定。離子注入雜質(zhì)所形成的濃度分布：摻雜離子以離子束的形式注入半導(dǎo)體內(nèi)，雜質(zhì)濃度在半導(dǎo)體內(nèi)有個(gè)峰值分布，雜質(zhì)分布主要由離子質(zhì)量和注入能量決定。(1).離子注入摻雜的優(yōu)勢(shì)：相對(duì)于擴(kuò)散工藝，離子注入的主要好處在于能更正確地控制摻雜原子數(shù)目、摻雜深度、橫向擴(kuò)散效應(yīng)小和較低的工藝溫度，較低的溫度適合對(duì)化合物半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜，因?yàn)楦邷叵禄衔锏慕M分可能發(fā)生變化，另外，較低的溫度也使得二氧化硅、氮化硅、鋁、光刻膠、多晶硅等都可以用作選擇摻雜的掩蔽膜，熱擴(kuò)散方法的掩膜必須是耐高溫材料。(2)離子注入摻雜的缺點(diǎn)主要副作用是離子碰撞引起的半導(dǎo)體晶格斷裂或損傷。因此，后續(xù)的退化處理用來去除這些損傷。17、恒定表面源擴(kuò)散的雜質(zhì)分布服從余誤差函數(shù)分布。18、有限表面源擴(kuò)散的雜質(zhì)分布服從高斯函數(shù)分布。第四章離子注入作業(yè)1、離子注入定義：離化后的原子在強(qiáng)電場(chǎng)的加速作用下，注射進(jìn)入靶材料的表層，以改變這種材料表層的物理或化學(xué)性質(zhì)。2、離子注入工藝相比擴(kuò)散工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)、可以在較低的溫度下，將各種雜質(zhì)摻入不同的半導(dǎo)體中。(2)、能精確地控制摻入硅片內(nèi)部雜質(zhì)的濃度分布和注入深度。(3)、可以實(shí)現(xiàn)大面積的均勻摻雜，而且重復(fù)性好。(4)、摻入雜質(zhì)純度高。(5)、由于注入雜質(zhì)的直射性，雜質(zhì)的橫向擴(kuò)散小。(6)、可以得到理想的雜質(zhì)分布。(7)、工藝條件容易控制。(8)、沒有固溶度極限。注入雜質(zhì)含量不受硅片固溶度限制。4、一般橫向擴(kuò)散結(jié)深=(0.75?0,85)XXj(Xj為縱向結(jié)深)7、阻止機(jī)制：材料對(duì)入射離子的阻止能量的大小用阻止機(jī)制來衡量。阻止機(jī)制表示離子在靶內(nèi)受到阻止的概率。1963年，Lindhard,ScharffandSchiott首先確立了注入離子在靶內(nèi)分布理論，簡(jiǎn)稱LSS理論。LSS理論認(rèn)為，注入離子在靶內(nèi)的能量損失分為兩個(gè)彼此獨(dú)立的過程電子阻止機(jī)制：來自原子之間的電子阻止，屬于非彈性碰撞。核阻止機(jī)制：來自原子核之間的碰撞，屬于原子核之間的彈性碰撞?？偰芰繐p失為兩者的和9、核碰撞特點(diǎn)：入射離子與晶格原子的原子核發(fā)生碰撞，散射顯著、引起晶格結(jié)構(gòu)的損壞。電子碰撞特點(diǎn)：入射電子與晶格原子的電子發(fā)生碰撞，入射離子的路徑幾乎不變、能量傳輸小、晶格結(jié)構(gòu)的損壞可以忽略不計(jì)。11、非局部電子阻止不改變?nèi)肷潆x子要點(diǎn)方向；局部電子阻止電荷/動(dòng)量交換導(dǎo)致入射離子運(yùn)動(dòng)方向的改變(核間作用)。電子阻止本領(lǐng)和入射離子的能量的平方根成正比。核阻止機(jī)制在低能量下起主要作用；電子阻止機(jī)制在高能量下起主要作用。12、入射離子的濃度分布理論計(jì)算表明，在忽略橫向離散效應(yīng)和一級(jí)近似下，注入離子在靶內(nèi)的縱向濃度分布可取高斯函數(shù)形式。13、什么是橫向效應(yīng)？橫向效應(yīng)指的是注入離子在垂直于入射方向平面內(nèi)的分布情況。橫向效應(yīng)不但和入射離子的種類有關(guān)，還和入射能量有關(guān)。橫向效應(yīng)影響MOS晶體管的有效溝道長(zhǎng)度。15、離子注入的溝道效應(yīng)溝道效應(yīng)：當(dāng)離子沿晶軸方向入射時(shí)，大部分離子將沿溝道運(yùn)動(dòng)，不會(huì)受到原子核的散射，方向基本不變，可以走得很遠(yuǎn)。17、離子注入的晶格損傷：高能離子注入硅片后與靶原子發(fā)生一系列碰撞，可能使靶原子發(fā)生位移，被位移原子還可能把能量依次傳給其它原子，結(jié)果產(chǎn)生一系列的空位一間隙原子對(duì)及其它類型晶格無序的分布。這種因?yàn)殡x子注入所引起的簡(jiǎn)單或復(fù)雜的缺陷統(tǒng)稱為晶格損傷。21、損傷程度和下面因素有關(guān)：注入劑量和離子的質(zhì)量數(shù)。22、為什么離子注入后要進(jìn)行損傷退火？損傷退火的目的是什么？注入后的半導(dǎo)體材料：雜質(zhì)處于間隙n<<ND；p<<NA，離子注入后造成晶格損傷，引起遷移率下降和少子壽命下降。損傷退火的目的：①去除由注入造成的損傷，讓硅晶格恢復(fù)其原有完美晶體結(jié)構(gòu)讓雜質(zhì)進(jìn)入電活性(electricallyactive)位置一替位位置?；謴?fù)電子和空穴遷移率。注意：退火過程中應(yīng)避免大幅度的雜質(zhì)再分布。第五章光刻作業(yè)1、光刻的定義：光刻是一種圖形復(fù)印和化學(xué)腐蝕相結(jié)合的精密表面加工技術(shù)。光刻的目的：光刻的目的就是在二氧化硅或金屬薄膜上面刻蝕出與掩膜版完全對(duì)應(yīng)的幾何圖形從而實(shí)現(xiàn)選擇性擴(kuò)散和金屬薄膜布線的目的。2、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(duì)光敏感的混合液體。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對(duì)某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。基于感光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類型：光聚合型、光分解型、光交聯(lián)型。3、負(fù)膠特點(diǎn)：①曝光前可溶，曝光后不可溶②良好的粘附能力③良好的阻擋作用④感光速度快⑤顯影時(shí)吸收顯影液發(fā)生膨脹和變形。所以只能用于2um以上的分辨率4、正膠特點(diǎn)：①曝光前不可溶，曝光后可溶②分辨率高③臺(tái)階覆蓋好④對(duì)比度好⑤粘附性差⑥抗刻蝕能力差⑦高成本6、分辨率定義：《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p312倒數(shù)第二段。8、光刻工藝中的HMDS是什么？它其什么作用？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p320后兩段。13、列出并描述旋涂光刻膠的4個(gè)基本步驟?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p33014、陳述軟烘的4個(gè)原因?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p33318、列出并解釋兩種形式的光波干涉?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p34419、光刻中使用的兩種UV光源是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p34621、哪種激光器用做248nm的光源？193nm的光源是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p34823、駐波效應(yīng)：光線照射到光刻膠與晶圓的界面上會(huì)產(chǎn)生部分反射。反射光與入射光會(huì)疊加形成駐波，形成駐波效應(yīng)。駐波效應(yīng)影響光刻分辨率。后烘烤后會(huì)部分消除駐波效應(yīng)。第六章刻蝕作業(yè)1、定義刻蝕，刻蝕的目標(biāo)是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p4045、為什么在刻蝕過程中有時(shí)會(huì)在圖形的側(cè)壁上形成聚合物？這些聚合物在刻蝕完成后是否要去除？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p4106、干法刻蝕的目的是什么？列舉干法刻蝕同濕法刻蝕相比具有的優(yōu)點(diǎn)。干法刻蝕的不足之處是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p4119、氧化物等離子體刻蝕通常用什么化學(xué)氣體？舉出一種常用的氧化物刻蝕的化學(xué)氣體?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p424第七章化學(xué)氣相沉積和介質(zhì)薄膜(CVD)作業(yè)1、化學(xué)氣相淀積定義：指使一種或數(shù)種物質(zhì)的氣體，以某種方式激活后，在襯底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并淀積出所需固體薄膜的生長(zhǎng)技術(shù)。其英文原名為“ChemicalVapourDeposition"，簡(jiǎn)稱為“CVD”。5、CVD反應(yīng)中低壓會(huì)帶來什么好處？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p2496、PSG、BPSG、FSG各是什么的縮寫？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p249-2508、CVD過程中采用等離子體的優(yōu)點(diǎn)有哪些？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p256?2579、沉積多晶硅采用什么CVD工具？寫出摻雜的Poly-Si做柵電極的六個(gè)原因。沉積多晶硅采用LPCVD,即低壓CVD工藝。.通過摻雜可得到特定的電阻.與SiO2有優(yōu)良的界面特性.和后續(xù)高溫工藝的兼容性.比金屬電極(如Al)更高的可靠性.在陡峭的結(jié)構(gòu)上沉積的均勻性.實(shí)現(xiàn)柵的自對(duì)準(zhǔn)工藝第八章化學(xué)機(jī)械平坦化作業(yè)1、列舉和論述三種傳統(tǒng)的平坦化方法及相關(guān)的定義?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p480~4814、CMP清洗的重點(diǎn)是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p4935、列舉硅片應(yīng)用到CMP的6個(gè)例子。《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p495第九章金屬化作業(yè)1、解釋下列名稱：互連、接觸、通孔和填充塞?！栋雽?dǎo)體制造技術(shù)》p2772、哪種金屬已經(jīng)成為傳統(tǒng)的互連金屬線？什么是它的取代物？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p278第二段4、什么是歐姆接觸？它的優(yōu)點(diǎn)是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p281第四段優(yōu)點(diǎn)是接觸電阻小。5、為什么選擇鋁作為芯片的互連金屬？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p281第二段6、討論電遷徙是怎樣影響穩(wěn)定性的。《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p282第三段8、用銅作為半導(dǎo)體金屬所面臨的三大主要挑戰(zhàn)是什么？《半導(dǎo)體制造技術(shù)》p28411、什么是電遷徙？如何防止Al電遷徙產(chǎn)生？在較高的電流密度作用下,互連引線中的金屬原子將會(huì)沿著電子運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行遷移，這種現(xiàn)象就是電遷徙。本質(zhì)是導(dǎo)體原子與通過該導(dǎo)體的電流相互作用，對(duì)于鋁就是鋁原子沿著晶粒間界的擴(kuò)散。改進(jìn)電遷徙的方法一：采用梳狀電極，組成多晶硅的晶粒從下而上貫穿引線截面,晶粒間界垂直電流方向，所以晶粒間界的擴(kuò)散不起作用，鋁原子在鋁薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)和單晶體相似,從而可使抗電遷徙能力提高二個(gè)數(shù)量級(jí)。改進(jìn)電遷徙的方法二：采用鋁一銅合金和鋁一硅一銅合金，Al-Si(1%~2%)-Cu(4%),雜質(zhì)在鋁晶粒晶界分凝，可以降低鋁原子在鋁晶界的擴(kuò)散系數(shù)，從而可使抗電遷徙能力提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。改進(jìn)電遷徙的方法三：采用三層夾心結(jié)構(gòu)，可以在兩次鋁之間增加大約50nm厚的過度金屬層。這三層金屬通過400度退火1小時(shí)后，在兩層鋁之間形成金屬化合物，可以防止空洞穿越整個(gè)金屬引線，也可以降低鋁在晶粒間界的擴(kuò)散系數(shù),從而可使抗電遷徙能力提高二到三個(gè)數(shù)量級(jí)。12、什么叫做polycide和Salicide結(jié)構(gòu)及工藝？他們的優(yōu)點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？答：Polycide一般是由silicide和polysi組成的多晶硅化物。優(yōu)點(diǎn)在于：低的電阻，熱穩(wěn)定性好，好的化學(xué)穩(wěn)定性，能與硅形成均勻一致的界面。

實(shí)現(xiàn):(1).多晶硅的沉積和摻雜，PVD或者CVD沉積。⑵.金屬硅化物沉積，PVD或者CVD沉積。.熱退火。.柵掩模光刻.RIE刻蝕.S/D離子注入Salicide(SelfAligned5通d4?)是自對(duì)準(zhǔn)硅化物的簡(jiǎn)稱。優(yōu)點(diǎn)在于:1.自對(duì)準(zhǔn)。2.s/d區(qū)寄生電阻大大減少3.柵層互聯(lián)電阻減少,很好的界面，適合應(yīng)用于短溝道器件。實(shí)現(xiàn)過程:.自對(duì)準(zhǔn)多晶硅生成，。.絕緣介質(zhì)沉積，RIE刻蝕形成側(cè)墻。.S/D區(qū)形成(4).磁(4).磁控濺鍍一層金屬在整個(gè)晶片的表面.低溫快速熱退火，使淀積的金屬膜與源漏極的硅和柵極的多晶硅反應(yīng)，而形成金屬硅化物.未參加反應(yīng)的金屬用濕法刻蝕加以去除。.高溫快速熱退火，形成高電導(dǎo)的金屬硅化區(qū)。第十章IC工藝集成1、什么是淺槽隔離STI?(即簡(jiǎn)要描述淺槽隔離5(11),它取代了什么工藝？為什么？淺槽隔離是在襯底上通過刻蝕槽、氧化物填充及氧化物平坦化等步驟，制作晶體管有源區(qū)之間的隔離區(qū)的一種工藝。它取代了LOCOS隔離工藝。STI取代LOCOS是因?yàn)椋篖OCOS隔離的缺點(diǎn)：①鳥嘴浪費(fèi)有源區(qū)面積，影響集成度。②橫向尺寸不能精確控制。STI的優(yōu)點(diǎn)：提高電路的集成度，改善電路的抗閂鎖性能。所以STI最終取代了LOCOS作為隔離工藝。2、寫出早期基本的3.0umCMOSIC工藝技術(shù)的工藝流程。.雙阱工藝.LOCOS隔離工藝.多晶硅柵結(jié)構(gòu)工藝.源隔(5/0)注入工藝.金屬互連的形成.制作壓點(diǎn)及合金.參數(shù)測(cè)試3、在早期基本的3.0umCMOSIC工藝技術(shù)中，阱的作用是什么？并描述LOCOS隔離原理。阱的作用：①使PMOS和NMOS管的閾值電壓滿足要求；②減小寄生的閉鎖效應(yīng)；③PMOS管做在N阱里，NMOS管做在P阱里，用N阱-襯底PN結(jié)的反偏實(shí)現(xiàn)PMOS管和NMOS管之間的電氣隔離。LOCOS隔離原理：通過NMOS場(chǎng)區(qū)的硼注入及場(chǎng)區(qū)選擇氧化，增加場(chǎng)區(qū)的表面摻雜濃度及場(chǎng)區(qū)氧化層厚度，從而提高寄生NMOS管的閾值電壓，使該閾值電壓大于Vcc,實(shí)現(xiàn)了NMOS管之間的隔離。

氧化部分習(xí)題根據(jù)DealGroveModel,當(dāng)氧化溫度介于700攝氏度到1300攝氏度，爐膛壓力為0.2Bar到1Bar之間，氧化厚度介于30nm到2000nm之間的濕法氧化和干法氧化，其氧化厚度與時(shí)間的關(guān)系如下：d0+Ad0=B(t+T) (1.1)求解可得氧化層厚度和時(shí)間的關(guān)系：(1.2)時(shí)間和氧化層厚度的關(guān)系是d2d(1.3)t=-9—H(1.3)BB/A當(dāng)氧化時(shí)間較短，滿足：t+t<<A2/4B時(shí)，有d0^(B/A)(t+t),即氧化層厚度與時(shí)間成線性關(guān)系，故B/A稱為線性速率常數(shù)；如果滿足:t>>T+t>>A2/4B,則有d0"Bt,即氧化層厚度與時(shí)間成拋物線關(guān)系，故B稱為拋物線速率常數(shù)。線性速率常數(shù)B/A和拋物線速率常數(shù)B的計(jì)算公式分別為：濕法氧化：線性速率常數(shù)：J//)/u。mRm、 /1.93eV.9/A)=(5.8*107 )exp(一 ) (1.4a)wet hr kT拋物線速率常數(shù)為r cqqRm2' /0.71eVB=(188)exp( )wet hr kT(1.4b)干法氧化：(B/A)=(7.88*106整)exp(—201.) (1.5a)dry hr kT /Rm2 1.21eVB=(665 )exp(一 ) (1.5b)dry hr kT其中k為常數(shù)，大小為k=8.617X10reV/K,K為絕對(duì)溫度，計(jì)算的時(shí)候注意要把攝氏溫度換算成絕對(duì)溫度，即Tk=Tc+273.15。

例題1、計(jì)算在1150攝氏度時(shí)，在(100)硅片上干法生長(zhǎng)1.2微米的氧化硅所需的時(shí)間。解題如下：根據(jù)公式(1.5),1150度下干法氧化的線性速率常數(shù)為:(B/A)dry(B/A)dry(=7.8x106(^m\ (2.01eV——exp hr) (kT(=7.8x106(Rm)(—exP-hr)I2.01eV ]8^17X1O^5ev7KX1423K)=0.5930496微米/小時(shí)拋物線速率常數(shù)為：Bdry665Rm2

hrexp)IkTBdry665Rm2

hrexp)IkT)665Ihr)(expV1.21eV8.617x10-5eV/Kx1423K)=0.03445498微米2/小時(shí)根據(jù)公式(1.3),可以計(jì)算干法氧化1.2微米所需的時(shí)間是:d2d

td2d

t=-9-+-9—BB/A=43.817小時(shí) + 0.034454980.5930496例題2、在1100攝氏度下，在(100)硅片上先進(jìn)行30分鐘干法氧化，再進(jìn)行30分鐘濕法氧化，求最終得到的氧化層厚度是多少