半導(dǎo)體工藝總復(fù)習(xí)

1、摩爾定律摩爾定律 1965年，Gordon Moore提出了一個關(guān)于集成電路發(fā)展的預(yù)測： “The complexity for minimum component cost has increased at a rate of roughly a factor of two per year”. 后來在1975年被修正為： The number of components per IC doubles every 18 - 24 months. “集成電路中的元件數(shù)每集成電路中的元件數(shù)每18182424個月翻一倍個月翻一倍?！?列舉幾種常采用的雜質(zhì)并說明它們是列舉幾種常采用的雜質(zhì)并說明它們是

2、N型還是型還是P型？型？ P型：硼B(yǎng)，鋁Al，鎵Ga，銦In N型：磷P，砷As，銻Sb 常用的摻雜方法有幾種？常用的摻雜方法有幾種？ 合金法；擴(kuò)散法；離子注入法 在集成電路發(fā)展過程中半導(dǎo)體材料鍺被硅取而代之的原因。在集成電路發(fā)展過程中半導(dǎo)體材料鍺被硅取而代之的原因。 a.硅的儲量豐富：硅在地殼中含量約占27，僅次于氧。形成普通沙粒的二氧化硅，就 是最常見的硅化合物。 b.很好的物理化學(xué)特性：更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限，硅1412的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于 鍺937的熔點(diǎn)，可以承受高溫工藝。機(jī)械強(qiáng)度較高，無毒，利于加工生產(chǎn)。 c.更寬的工作溫度范圍：鍺的Eg=0.67eV，操作溫度僅能到達(dá)90，漏電流

3、較大。硅 Eg=1.12eV，可以用于比鍺更寬的溫度范圍（可高于200），更小的漏電流，更高的可 靠性。 d.硅可以自然形成的氧化物：不論是砷化嫁（GaAs）還是鍺（Ge）都不能形成穩(wěn)定且不 溶于水的氧化物，例如：二氧化鍺是水溶性，且會在800左右的溫度自然分解。 試問試問MOSMOS器件制作中用得最多的是哪種方向晶面的材料？雙極器件器件制作中用得最多的是哪種方向晶面的材料？雙極器件 呢？呢？ （100）晶面：表面陷阱密度和Si/SiO2界面電荷數(shù)量較少，MOS器件采用。 （111）晶面：單晶生長容易，擴(kuò)散結(jié)平坦，雙極工藝多采用。 制造硅單晶的兩種常用方法？制造硅單晶的兩種常用方法？ 直拉（C

4、Z）法和區(qū)熔（FZ）法 請列出二氧化硅在電路制作過程中的六種應(yīng)用請列出二氧化硅在電路制作過程中的六種應(yīng)用 答：1. 作為雜質(zhì)選擇擴(kuò)散的掩膜；因?yàn)樵诙趸柚械臄U(kuò)散系數(shù)較高，因此在鋁 擴(kuò)散時不能采用二氧化硅做掩膜。 2. 作為器件表面的保護(hù)和鈍化膜： 3. 用作IC的介質(zhì)隔離（如場氧化等）； 4. 用作多層布線間的絕緣介質(zhì)； 5. 用作MOS電容器的介質(zhì)材料； 6. 用作MOSFET的絕緣柵材料。 試述氧化工藝的兩種方法，各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍試述氧化工藝的兩種方法，各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍？ 氧化分干氧氧化和濕氧氧化： 采用干氧法生長的SiO2薄膜,其質(zhì)量最好,但生長速率太慢; 濕氧法生長速率快

5、, 但不夠致密，存在較多的位錯和腐蝕坑; 干氧氧化用于對氧化層質(zhì)量要求較高的場所，如MOS管的柵氧，LOCOS工藝中的襯墊氧等。 濕氧氧化用于較厚氧化層的生長，如MOS工藝中的場氧。 QqNxqxx R jjj S 111 什么是薄層電阻，其物理意義是什么什么是薄層電阻，其物理意義是什么？ 薄層電阻是表面為正方形的半導(dǎo)體薄層，在電流方向呈現(xiàn)的電阻。單位為/。其大 小與正方形邊長無關(guān)，只要知道了某個摻雜區(qū)域的方塊電阻，就知道了整個摻雜區(qū)域 的電阻值。 物理意義：薄層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。即 薄層電阻、結(jié)深和薄膜厚度的常用測量方法。薄層電阻、結(jié)深和薄膜厚度的常用測量方法。

6、答：薄膜電阻：四探針法； 結(jié)深：磨角染色法，滾槽法； 膜厚：橢圓偏振法，干涉法，比色法。 列舉離子注入在集成電路生產(chǎn)中的幾種應(yīng)用。列舉離子注入在集成電路生產(chǎn)中的幾種應(yīng)用。 阱區(qū)形成，源漏形成，多晶硅柵和電阻摻雜，閾值電壓控制調(diào)節(jié)，溝道阻斷注入，輕摻 雜漏(LDD)結(jié)構(gòu)，高能注入形成埋層，形成SOI結(jié)構(gòu)。 表面二氧化硅層在離子注入中的作用是什么？表面二氧化硅層在離子注入中的作用是什么？ 減小注入溝道效應(yīng)。 離子注入損傷退火的目的是什么？損傷退火常用方法？離子注入損傷退火的目的是什么？損傷退火常用方法？ 目的： 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)入電活性位置替位位置；

7、恢復(fù)電子和空穴遷移率。 常用的損傷退火方法是RTP快速熱退火。 6 光刻分辨率光刻分辨率 一般來說， 最小線寬 K10.60.8 提高分辨率，減小最小線寬的方法： v減小波長，但用于短波長的光刻膠開發(fā)是難點(diǎn)； v采用高數(shù)值孔徑（NA）的光學(xué)系統(tǒng)(大透鏡），但與 景深(DOF)矛盾，需折衷考慮。 v采用光學(xué)鄰近效應(yīng)校正，移相掩膜等掩膜版工程技術(shù) K1取決光刻系統(tǒng)和光刻膠的性質(zhì) 1 K NA 黃光區(qū)黃光區(qū) 光刻膠對大部分可見光靈敏，對黃光不靈敏，可在黃光下進(jìn)行光刻工藝操作。 因此，在集成電路生產(chǎn)線上一般將光刻工序稱黃光區(qū)。 常用的淀積薄膜有哪些？有集成電路中的作用？薄膜淀積方法一般分為哪兩類？常用

8、的淀積薄膜有哪些？有集成電路中的作用？薄膜淀積方法一般分為哪兩類？ 單晶硅（外延）器件；多晶硅柵電極；SiO2互連介質(zhì)；Si3N4鈍化； 金屬互聯(lián)線。 薄膜淀積一般分兩類：化學(xué)氣相淀積(CVD)和物理氣相淀積(PVD)。 物理氣相淀積PVD：蒸發(fā)，濺射 化學(xué)氣相淀積CVD：常壓化學(xué)氣相淀積 （APCVD）；低壓化學(xué)氣相淀積 （LPCVD）；等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積（PECVD）；高密度等離子化學(xué)氣 相淀積（HDPCVD） 什么是什么是PECVD?PECVDPECVD?PECVD主要應(yīng)用在哪里，為什么？主要應(yīng)用在哪里，為什么？ 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積（PECVD）(Plasm Enhanced C

9、VD) PECVD經(jīng)常用于金屬布線后的介質(zhì)隔離層的生成，因?yàn)椋?1.PECVD技術(shù)利用低壓條件下，通過射頻電場產(chǎn)生氣體放電形成等離子體來 激活反應(yīng)氣體分子增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，從而降低了化學(xué)氣相淀積的溫度； 2.等離子增強(qiáng)CVD最重要的特征是能在更低的溫度(100450)下淀積出高 性能的薄膜； 試述二氧化硅、氮化硅、硅、鋁的濕法刻蝕方法？試述二氧化硅、氮化硅、硅、鋁的濕法刻蝕方法？ 1 SiO2的濕法腐蝕 SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O 腐蝕液由HF（40%）和NH4F水溶液混合組成，通常腐蝕SiO2在HF中加入NH4F, 稱為BHF或BOE； 2 Si3N4的腐蝕 硬Si3N

10、4可用180 H3PO4腐蝕，由SiO2作掩蔽； 3 Si 的濕法腐蝕 常采用HF、HNO3和(CH3COOH)的混合物(HNA) ； Si + HNO3 + 6HF = H2SiF6 + HNO2 + H2O + H2 4 鋁腐蝕 腐蝕液種類很多，效果較好的是由磷酸、硝酸、冰醋酸和水組成的混合腐蝕液。其中： 磷酸主要起腐蝕鋁的作用，約占腐蝕液的80； 2Al + 6H3PO4 2Al(H2PO4)3 + 3H2 硝酸與鋁反應(yīng)生成Al(NO3)3,增加硝酸可提高腐蝕速度，但含量過高會影響光刻膠的抗蝕 能力； 醋酸則能降低腐蝕液的表面張力，增加硅片與腐蝕液的浸潤效果，提高腐蝕的均勻性， 同時具有

11、緩蝕作用； 為什么為什么氮化硅氮化硅常用作常用作鈍化層鈍化層？ 對H2O與Na+的強(qiáng)烈阻擋作用,是一種理想的鈍化層; 刻蝕工藝有哪兩種類型？刻蝕工藝有哪兩種類型？ 濕法腐蝕技術(shù) , 干法刻蝕技術(shù) 多層金屬布線多層金屬布線 布線層常用材料布線層常用材料:鋁鋁，銅銅，摻雜多晶硅摻雜多晶硅。 電遷移電遷移 在大電流密度作用下，導(dǎo)電電子與鋁金屬離子發(fā)生動量交換， 使金屬離子沿電子流方向遷移。遷移使金屬離子在陽極端堆積， 形成小丘或須晶，造成電極間短路；在陰極端形成空洞，導(dǎo)致 電極開路。這種現(xiàn)象稱為鋁的電遷移。 10 解決解決spiking問題的方法問題的方法: 廣泛采用的方法是在Al中摻入1-2% S

12、i以滿足溶解性,然而 當(dāng)冷卻時,會有硅的分凝并會增加接觸電阻 較好的方法是采用阻擋層, Ti 或 TiSi2有好的接觸和黏附性, TiN 可作為阻擋層 解決解決電遷移電遷移現(xiàn)象的方法現(xiàn)象的方法 在Al中加入 Cu (0.5-4 weight %) 可以消除電遷移 通常在Al中加入 1-2 wt % Si 和0.5-4 wt % Cu. 11 常用的集成電路封裝常用的集成電路封裝 FDIP dual in-line package雙列直插式封裝雙列直插式封裝 FQFP Quad Flat Package 四面扁平封裝四面扁平封裝 FCOB chip on board 板上芯片封裝板上芯片封裝 F

13、BGA ball grid array球柵陣列封裝球柵陣列封裝 FLCC Leadless chip carrier無引腳芯片載體無引腳芯片載體 FPGA pin grid array針柵陣列封裝針柵陣列封裝 FPLCC plastic leaded chip carrier 帶引線的塑料芯片載體帶引線的塑料芯片載體 FQFN quad flat non-leaded package四側(cè)無引腳扁平封裝四側(cè)無引腳扁平封裝 FSOP small Out-Line package 小外形封裝小外形封裝 FSOT Small Outline Transistor package 小尺寸晶體管封裝小尺寸

14、晶體管封裝 12 專用名詞英漢對照專用名詞英漢對照 CVD Chemical Vapour Deposition化學(xué)氣相淀積化學(xué)氣相淀積 PVD Physical Vapour Deposition物理氣相淀積物理氣相淀積 CMP Chemical Mechanical Polishing化學(xué)機(jī)械剖光化學(xué)機(jī)械剖光 SOI Silicon On Insulator 絕緣體上硅絕緣體上硅 RIE Reactive Ion Etching反應(yīng)離子刻蝕反應(yīng)離子刻蝕 VLSI Very Large Scale Integrated circuites超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路 IC Integra

15、ted Circuit集成電路集成電路 Foundry 代工廠代工廠 Fabless Company 無制造廠公司無制造廠公司 ILD Inter Layer Dielectrics 層間介質(zhì)層間介質(zhì) IMD Inter Metal Dielectric 金屬間介質(zhì)金屬間介質(zhì) PIE Process Integration Engineer 工藝整合工程師工藝整合工程師 STI Shallow Trench Isolation 淺溝槽隔離淺溝槽隔離 RTA Rapid Thermal Anneal 快速熱退火快速熱退火 RTP Rapid Thermal Process快速熱處理快速熱處理 L

16、DD Lightly Doped Drain輕摻雜漏區(qū)輕摻雜漏區(qū) WAT wafer acceptance test圓片驗(yàn)收測試圓片驗(yàn)收測試 PCM Process Control Monitor 工藝控制監(jiān)控工藝控制監(jiān)控 LTO Low Temperature Oxide低溫二氧化硅低溫二氧化硅 PSG Phospho Silicate Glass磷硅玻璃磷硅玻璃 PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積 LOCOS LoCal Oxidation of Silicon 硅局部氧化硅局部氧化 M

17、BE Molecular Beam Epitaxy 分子束外延分子束外延 ALD Atomic Layer Deposition 原子層沉積原子層沉積 畫出畫出N阱和阱和P阱硅柵阱硅柵CMOS基本單元和雙極型集成電路中基本單元和雙極型集成電路中NPN管的剖面結(jié)構(gòu)圖。管的剖面結(jié)構(gòu)圖。 N阱阱CMOS基本單元基本單元 14 15 雙極型集成電路中雙極型集成電路中NPN晶體管的基本結(jié)構(gòu)晶體管的基本結(jié)構(gòu) 寫出硅局部氧化寫出硅局部氧化(LOCOS)(LOCOS)的基本工藝流程，繪出剖面圖。的基本工藝流程，繪出剖面圖。 答：a.熱氧化生長一層薄的二氧化硅緩沖層； b.淀積氮化硅； c.刻蝕氮化硅，形成氧化窗口； d.濕氧氧化，形成厚的場氧區(qū)域，橫向的氧化形成鳥嘴結(jié)構(gòu)，通過控制二氧 化硅層和氮化硅層的厚度及濕氧氧化調(diào)節(jié)可減小鳥嘴尺寸； e.去掉氮化硅層。 17 硅化物硅化物(SALICIDE)自對準(zhǔn)工藝自對