集成電路思考題

1、思考題1、 將硅單晶棒制作成硅片包括哪些工序？切斷、滾磨、定晶向、切片、倒角、研磨、腐蝕、拋光、清洗、檢驗(yàn)。2、 切片可決定晶片的哪四個(gè)參數(shù)？晶向、厚度、斜度、翹度和平行度。3、 硅單晶片研磨后為何要清洗？硅片清洗的重要性：硅片表面層原子因垂直切片方向的化學(xué)鍵被破壞成為懸掛鍵，形成表面附近的自由力場，極易吸附各種雜質(zhì)，如顆粒、有機(jī)雜質(zhì)、無機(jī)雜質(zhì)、金屬離子等，造成磨片后的硅片易發(fā)生變花發(fā)藍(lán)發(fā)黑等現(xiàn)象，導(dǎo)致低擊穿、管道擊穿、光刻產(chǎn)生針孔，金屬離子和原子易造成pn結(jié)軟擊穿，漏電流增加，嚴(yán)重影響器件性能與成品率4、 硅片表面吸附雜質(zhì)的存在形態(tài)有哪些？對這些形態(tài)按何種順序進(jìn)行清洗？被吸附雜質(zhì)的存在狀態(tài)：

2、分子型、離子型、原子型清洗順序：去分子去離子去原子去離子水沖洗烘干、甩干5、 硅片研磨及清洗后為何要進(jìn)行化學(xué)腐蝕？腐蝕方法有哪些？工序目的：去除表面因加工應(yīng)力而形成的損傷層及污染腐蝕方式：噴淋及浸泡6、 CMP包括哪2個(gè)動力學(xué)過程？控制參數(shù)有哪些？包括：邊緣拋光：分散應(yīng)力，減少微裂紋，降低位錯(cuò)排與滑移線，降低因碰撞而產(chǎn)生碎片的機(jī)會。表面拋光：粗拋光，細(xì)拋光，精拋光7、 集成電路制造過程中常用的1號、2號、3號清洗液組成是什么？各有什么用途？8、 硅氣相外延工藝采用的襯底不是準(zhǔn)確的晶向，通常偏離（100）或（111）等晶向一個(gè)小角度，為什么？為了得到原子層臺階和結(jié)點(diǎn)位置，以利于表面外延生長。9、

3、 外延層雜質(zhì)的分布主要受哪幾種因素影響？外延溫度，襯底雜質(zhì)及其濃度，外延方法，外延設(shè)備等因素影響。10、 異質(zhì)外延對襯底和外延層有什么要求？1. 襯底與外延層不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不發(fā)生大量的溶解現(xiàn)象；2.襯底與外延層熱力學(xué)參數(shù)相匹配，即熱膨脹系數(shù)接近。以避免外延層由生長溫度冷卻至室溫時(shí)，產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力，界面位錯(cuò)，甚至外延層破裂。3.襯底與外延層晶格參數(shù)相匹配，即晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)接近，以避免晶格參數(shù)不匹配引起的外延層與襯底接觸的界面晶格缺陷多和應(yīng)力大的現(xiàn)象。11、 比較分子束外延(MBE)生長硅與氣相外延（VPE）生長硅的優(yōu)缺點(diǎn)MBE優(yōu)點(diǎn)：超高真空度達(dá)10-910-11Torr ，外延過程污染少，

4、外延層潔凈。溫度低，(100)Si 最低外延溫度470K，所以無雜質(zhì)的再分布現(xiàn)象。外延分子由噴射爐噴出，速率可調(diào)，易于控制，可瞬間開/停，能生長極薄外延層，厚度可薄至Å量級。設(shè)備上有多個(gè)噴射口，可生長多層、雜質(zhì)分布復(fù)雜的外延層，最多層數(shù)可達(dá)104層。在整個(gè)外延過程中全程監(jiān)控，外延層質(zhì)量高。缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴。VPE優(yōu)點(diǎn)：外延生長溫度高，生長時(shí)間長，可以制造較厚的外延層。在外延過程中可以任意改變雜質(zhì)的濃度和導(dǎo)電類型。缺點(diǎn)：操作過程繁冗，在摻雜劑氣體中較難控制通入雜質(zhì)氣體劑量的精確度。12、 SiO2按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為哪些類型？熱氧化生長的SiO2屬那一類？結(jié)晶形和非結(jié)晶形， 是非結(jié)晶

5、形13、 在SiO2中何謂橋鍵氧？何謂非橋鍵氧？，對SiO2密度有何影響？連接兩個(gè)SiO四面體的氧原子稱橋聯(lián)氧原子，只與一個(gè)四面體連接的氧原子稱非橋聯(lián)氧原子。橋聯(lián)的氧原子數(shù)目越多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)合越緊密，反之則越疏松14、 二氧化硅層的主要作用有哪些？1）作為掩膜。 2）作為芯片的鈍化和保護(hù)膜。3）作為電隔離膜。4）作為元器件的組成部分。 15、 二氧化硅網(wǎng)絡(luò)中按雜質(zhì)在網(wǎng)絡(luò)中所處位置不同可分為哪幾類？替位式雜質(zhì)和間隙式雜質(zhì)16、 熱氧化方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？有干氧氧化、 濕氧氧化、 水汽氧化干氧氧化：（優(yōu)）結(jié)構(gòu)致密，表面平整光亮；對雜質(zhì)掩蔽能力強(qiáng)；鈍化效果好；生長均勻性、重復(fù)性好；表面對光刻膠的

6、粘附好，（缺）生長速率非常慢。濕氧氧化：（優(yōu)）生長速率介于干O2與水汽氧化之間；可由水溫、爐溫調(diào)節(jié)生長速率，工藝靈活性大；對雜質(zhì)的掩蔽能力、鈍化效果能滿足工藝要求，（缺）表面存在羥基使其對光刻膠的粘附不好。17、 影響氧化速率的因素有哪些？溫度、氣體分壓、硅晶向、摻雜18、 影響SiO2熱氧化層電性的電荷來源主要有哪些種類？這些電荷對器件有何危害？降低這些電荷濃度的措施有哪些？1）可動離子電荷（Qm）：加強(qiáng)工藝衛(wèi)生方可以避免Na+沾污；也可采用摻氯氧化，固定Na+離子；高純試劑2）固定離子電荷Qf ：（1）采用干氧氧化方法（2）氧化后，高溫惰性氣體中退火 3）界面陷阱電荷Qit：在金屬化后退火

7、（PMA）；低溫、惰性氣體退火可降低4）氧化層陷阱電荷Qot：選擇適當(dāng)?shù)难趸に嚄l件；在惰性氣體中進(jìn)行低溫退火；采用對輻照不靈敏的鈍化層可降低19、 為何熱氧化時(shí)要控制鈉離子的含量？降低鈉離子污染的措施有哪些？因?yàn)檠趸瘜又腥绾懈邼舛鹊拟c，則線性和拋物型氧化速率常數(shù)明顯變大。措施有：加強(qiáng)工藝衛(wèi)生方可以避免Na+沾污；也可采用摻氯氧化，固定Na+離子；高純試劑。20、 摻氯氧化工藝對提高氧化膜質(zhì)量有哪些作用？21、 由熱氧化機(jī)理解釋干、濕氧氧化速率相差很大這一現(xiàn)象的原因？22、 薄層工藝（10nm以下氧化層）過程中應(yīng)注意哪些要求？現(xiàn)采用的工藝有哪些？23、 氧化層膜厚的測定方法有哪些？比色法，干

8、涉條紋法 24、 熱氧化時(shí)常見的缺陷有哪些？產(chǎn)生的原因有哪些？表面缺陷（針孔、白霧、斑點(diǎn)、裂紋） ，結(jié)構(gòu)缺陷（層錯(cuò)） ，氧化層中的電荷（可動離子電荷，氧化層固定電荷，界面陷阱電荷，氧化層陷阱電荷）25、 什么是摻雜？在一種材料(基質(zhì))中，摻入少量其他元素或化合物，以使材料(基質(zhì))產(chǎn)生特定的電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性能，從而具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值或特定用途的過程稱為摻雜26、 熱擴(kuò)散的機(jī)制有哪些？替位式擴(kuò)散、填隙式擴(kuò)散、填隙替位式擴(kuò)散27、 擴(kuò)散源有哪些存在形態(tài)？擴(kuò)散源有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種有存在形式28、 實(shí)際生產(chǎn)中為何采用二步擴(kuò)散？預(yù)擴(kuò)與主擴(kuò)的雜質(zhì)濃度分布各有何特點(diǎn)？為了同時(shí)滿足對表面濃度、雜質(zhì)總量以及結(jié)

9、深等的要求，實(shí)際生產(chǎn)中常采用兩步擴(kuò)散工藝：第一步稱為預(yù)擴(kuò)散或預(yù)淀積，在較低的溫度下，采用恒定表面源擴(kuò)散方式在硅片表面擴(kuò)散一層雜質(zhì)原子，其分布為余誤差涵數(shù)，目的在于控制擴(kuò)散雜質(zhì)總量；第二步稱為主擴(kuò)散或再分布，將表面已沉積雜質(zhì)的硅片在較高溫度下擴(kuò)散，以控制擴(kuò)散深度和表面濃度，主擴(kuò)散的同時(shí)也往往進(jìn)行氧化。29、 敘述氧化增強(qiáng)擴(kuò)散及發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)及其產(chǎn)生的機(jī)理？在熱氧化過程中原存在硅內(nèi)的某些摻雜原子顯現(xiàn)出更高的擴(kuò)散性，稱為氧化增強(qiáng)擴(kuò)散。機(jī)理：氧化誘生堆垛層錯(cuò)產(chǎn)生大量自填隙Si，間隙-替位式擴(kuò)散中的“踢出”機(jī)制提高了擴(kuò)散系數(shù)。在npn窄基區(qū)晶體管制造中，如果基區(qū)和發(fā)射區(qū)分別擴(kuò)硼和擴(kuò)磷，則發(fā)現(xiàn)在發(fā)射區(qū)正下

10、方的基區(qū)要比不在發(fā)射區(qū)正下方的基區(qū)深，即在發(fā)射區(qū)正下方硼的擴(kuò)散有了明顯的增強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱為發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)。機(jī)理：由于高濃度擴(kuò)散磷時(shí)會產(chǎn)生大量空位，從而可使發(fā)射區(qū)正下方的硼得以加速擴(kuò)散，產(chǎn)生發(fā)射極推進(jìn)效應(yīng)。30、 與預(yù)擴(kuò)散相比，為什么B再擴(kuò)后表面電阻變大而P再擴(kuò)后表面電阻會變小？再分布主要是由硅的氧化速率、雜質(zhì)在 Si/SiO2 中的分凝以及擴(kuò)散速率決定的。 B 再擴(kuò)后表面電阻變大而 P再擴(kuò)表面電阻變小是因?yàn)椴煌s質(zhì)的分凝系數(shù)以及雜質(zhì)在Si/SiO2 中的擴(kuò)散速率不同導(dǎo)致的.31、 與熱擴(kuò)散相比，離子注入有哪些優(yōu)點(diǎn)？1.可在較低的溫度下,將各種雜質(zhì)摻入到不同的半導(dǎo)體中; 2.能夠精確控制晶圓片內(nèi)

11、雜質(zhì)的濃度分布和注入的深度; 3.可實(shí)現(xiàn)大面積均勻性摻雜,而且重復(fù)性好; 4.摻入雜質(zhì)純度高; 5.由于注入粒子的直射性,雜質(zhì)的橫向擴(kuò)散小; 6.可得到理想的雜質(zhì)分布;7.工藝條件容易控制.32、 什么是溝道效應(yīng)？如何降低溝道效應(yīng)？對晶體靶進(jìn)行離子注入時(shí)，當(dāng)離子注入的方向與靶晶體的某個(gè)晶向平行時(shí)， 這些注入的離子很少會與靶原子發(fā)生碰撞而深深地注入襯底之中， 而很難控制注入離子的濃度分布，注入深度大于在無定形靶中的深度并使注入離子的分布產(chǎn)生一個(gè)很長的拖尾，注入縱向分布峰值與高斯分布不同，這種現(xiàn)象稱為離子注入的溝道效應(yīng)。減少溝道效應(yīng)的措施：（1）對大的離子，沿溝道軸向(110)偏離710o；（2）

12、用Si，Ge，F(xiàn)，Ar等離子注入使表面預(yù)非晶化，形成非晶層（3）增加注入劑量；（4）表面用SiO2層掩膜33、 什么是離子注入損傷？損傷類型有哪些？離子注入損傷，是指獲得很大動能的離子直接進(jìn)入半導(dǎo)體中造成的一些晶格缺陷。損傷類型：空位、間隙原子、間隙雜質(zhì)原子、替位雜質(zhì)原子等缺陷和襯底晶體結(jié)構(gòu)損傷34、 離子注入摻雜后為何要進(jìn)行退火？其作用是什么？因?yàn)榇蟛糠肿⑷氲碾x子并不是以替位形式處在晶格點(diǎn)陣位置上，而是處于間隙位置，無電活性，一般不能提供導(dǎo)電性能，所以離子注入后要退火。其作用是激活注入的離子，恢復(fù)遷移率及其他材料參數(shù)。35、 離子注入設(shè)備的主要部件有哪些？有離子源、磁分析器、加速器、掃描器、

13、偏束板和靶室。36、 離子注入工藝技術(shù)中須控制的工藝參數(shù)及設(shè)備參數(shù)有哪些？工藝參數(shù)：雜質(zhì)種類、雜質(zhì)注入濃度、雜質(zhì)注入深度設(shè)備參數(shù)：弧光反應(yīng)室的工作電壓與電流、熱燈絲電流、離子分離裝置的分離電壓及電流、質(zhì)量分析器的磁場強(qiáng)度、加速器的加速電壓、掃描方式及次數(shù)37、 等離子體是如何產(chǎn)生的？PECVD是如何利用等離子體的？38、 SiO2作為保護(hù)膜時(shí)為什么需要采用低溫工藝?目前低溫SiO2工藝有哪些方法?它們降低制備溫度的原理是什么？39、 比較同等摻雜濃度多晶硅和單晶硅電阻率的大?。拷忉尣煌脑?。40、 磁控濺射主要有哪幾種？特點(diǎn)是什么？41、 如果一個(gè)工藝過程依靠對硅片的離子轟擊，你會將硅片置于

14、連接腔壁的電極上還是與腔壁隔離的電極上? 42、 以鋁互連系統(tǒng)作為一種電路芯片的電連系統(tǒng)時(shí)，若分別采用真空蒸鍍和磁控濺射工藝淀積鋁膜，應(yīng)分別從哪幾方面來提高其臺階覆蓋特性？43、 什么是氣缺現(xiàn)象？如何解決氣缺現(xiàn)象？44、 什么是光刻，光刻系統(tǒng)的主要指標(biāo)有那些？光刻(photolithography)就是將掩模版（光刻版）上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋在半導(dǎo)體襯底表面的對光輻照敏感薄膜材料（光刻膠）上去的工藝過程 。光刻系統(tǒng)的主要指標(biāo)包括分辨率、焦深、對比度、特征線寬控制、對準(zhǔn)和套刻精度、產(chǎn)率以及價(jià)格。45、 IC制造中對光刻技術(shù)的基本要求有哪些？高分辨率：線寬為光刻水平的標(biāo)志，代表 IC 的工藝水平。

15、 高靈敏度（感光速度）的光刻膠：減少曝光所需時(shí)間提高生產(chǎn)率。 低缺陷：提高成品率。 精密的套刻對準(zhǔn)：套刻誤差一般為線寬的±10% 。對大尺寸硅片的加工：提高經(jīng)濟(jì)效益和硅片利用率46、 光刻工藝包括哪些工序？底膜處理、涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、刻蝕、去膠、檢驗(yàn)47、 什么是分辨率、對比度、光敏度？分辨率：是指一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)精確區(qū)分目標(biāo)的能力對比度：是評價(jià)成像圖形質(zhì)量的重要指標(biāo)光敏度：指單位面積上入射的使光刻膠全部發(fā)生反應(yīng)的最小光能量或最小荷量。48、 影響顯影的主要因素有哪些？曝光時(shí)間、前烘的溫度和時(shí)間、光刻膠的膜厚、顯影液的濃度、顯影液的溫度、顯影液的攪動情況49、 在光刻技術(shù)中為

16、何顯影后必須進(jìn)行檢查？檢查的內(nèi)容有哪些？區(qū)分哪些有很低可能性通過最終掩膜檢驗(yàn)的襯底，提供工藝性能和工藝控制數(shù)據(jù)，以及分揀出需要重做的襯底檢查內(nèi)容：掩膜版選用是否正確、光刻膠層得質(zhì)量是否滿足要求、圖形的質(zhì)量、套刻精度是否滿足要求50、 什么是正光刻膠？什么是負(fù)光刻膠？其組成是什么？光刻膠的作用是什么？正光刻膠：膠的曝光區(qū)在顯影中除去，當(dāng)前常用正膠為DQN，組成為光敏劑 重氮醌(DQ)，堿溶性的酚醛樹脂(N)，和溶劑二甲苯等。負(fù)光刻膠：膠的曝光區(qū)在顯影中保留，未曝光區(qū)在顯影中除去，負(fù)膠多由長鏈高分子有機(jī)物組成51、 常見的曝光光源有哪些？紫外光源、深紫外光源。52、 常見的光刻對準(zhǔn)曝光設(shè)備有哪些？

17、接觸式光刻機(jī)；接近式光刻機(jī)；掃描投影光刻機(jī)；分步重復(fù)投影光刻機(jī)；步進(jìn)掃描光刻機(jī)。53、 光刻工藝條件包括哪些方面？光刻膠種類、光刻膠厚度、曝光參數(shù)以及光學(xué)路徑上的設(shè)定。54、 什么是駐波效應(yīng)？如何減少駐波效應(yīng)？駐波效應(yīng)是當(dāng)用單色光進(jìn)行曝光時(shí)，入射光會在光刻膠與襯底的界面上反射，由于入射光與反射光是相干光，在界面處又存在 180 度的相移，在光刻膠內(nèi)形成駐波。55、 影響線寬控制的因素有哪些？膠自身的性質(zhì)，光刻工藝（曝光源、時(shí)間，膠膜厚度，顯影條件，硅片平整度） 56、 什么是濕法刻蝕？什么是干法刻蝕？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？濕法刻蝕：晶片放在腐蝕液中，通過化學(xué)反應(yīng)去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜圖形。優(yōu)

18、缺點(diǎn)：濕法腐蝕工藝簡單，無需復(fù)雜設(shè)備。保真度差，腐蝕為各向同性，A=0，圖形分辨率低。選擇比高、均勻性好、清潔性較差干法刻蝕：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。優(yōu)缺點(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)生成物被抽出；無濕法腐蝕的大量酸堿廢液設(shè)備復(fù)雜；選擇比不如濕法57、 常見的干法刻蝕方法有哪些？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？物理性刻蝕化學(xué)性刻蝕（又稱等離子體刻蝕）物理化學(xué)性刻蝕（又稱反應(yīng)離子刻蝕RIE）58、 光刻技術(shù)中的常見問題有那些？半導(dǎo)體器件和集成電路的制造對光刻質(zhì)量有如下要求：一是刻蝕的圖形完整

19、，尺寸準(zhǔn)確，邊緣整齊陡直；二是圖形內(nèi)沒有針孔；三是圖形外沒有殘留的被腐蝕物質(zhì)。同時(shí)要求圖形套刻準(zhǔn)確，無污染等等。但在光刻過程中，常出現(xiàn)浮膠、毛刺、鉆蝕、針孔和小島等缺陷。 59、 光刻工藝對掩模版有那些質(zhì)量要求？構(gòu)成圖形陣列的每一個(gè)微小圖形要有高的圖像質(zhì)量，即圖形尺寸要準(zhǔn)確，盡可能接近設(shè)計(jì)尺寸的要求，且圖形不發(fā)生畸變。圖形邊緣清晰、銳利，無毛刺，過渡區(qū)要小，即充分光密度區(qū)（黑區(qū)）應(yīng)盡可能陡直地過渡到充分透明區(qū)（白區(qū)）。整套掩模中的各塊掩模能很好地套準(zhǔn)，對準(zhǔn)誤差要盡量地小。圖形與襯底要有足夠的反差（光密度差），一般要求達(dá)2.5以上，同時(shí)透明區(qū)應(yīng)無灰霧。掩模應(yīng)盡可能做到無“針孔”、“小島”和劃痕等

20、缺陷。版面平整、光潔、結(jié)實(shí)耐用。版子要堅(jiān)固耐磨，不易變形。圖形應(yīng)不易損壞。60、 簡述集成電路的常規(guī)掩模版制備的工藝流程。61、 光學(xué)分辨率增強(qiáng)技術(shù)主要包括那些？移相掩模技術(shù)、 離軸照明技術(shù)、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正技術(shù)、光瞳濾波技術(shù)等。62、 簡述表征光刻膠特性、性能和質(zhì)量的參數(shù)。響應(yīng)波長；靈敏度，又稱光敏度，指最小曝光劑量E0 ；抗蝕性，指耐酸、堿能力；粘滯性，指流動特性的定量指標(biāo) ；粘附性 ，指與硅、二氧化硅表面結(jié)合力的大小 ；光刻膠的膨脹 ；微粒數(shù)量和金屬含量 ；儲存壽命 63、 理想的刻蝕工藝應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？各向異性刻蝕，即只有垂直刻蝕，沒有橫向鉆蝕。良好的刻蝕選擇性，即對作為掩模的抗蝕劑和

21、處于其下的另一層薄膜或材料的刻蝕速率都比被刻蝕薄膜的刻蝕速率小得多，以保證刻蝕過程中抗蝕劑掩蔽的有效性，不致發(fā)生因?yàn)檫^刻蝕而損壞薄膜下面的其他材料；加工批量大，控制容易，成本低，對環(huán)境污染少，適用于工業(yè)生產(chǎn)。64、 影響刻蝕工藝的因素有那些？影響刻蝕工藝的因素分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素主要包括設(shè)備硬件的配置以及環(huán)境的溫度、濕度影響，對于操作人員來說，外部因素只能記錄，很難改變，要做好的就是優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)比較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。內(nèi)部因素就是在設(shè)備穩(wěn)定的情況下對工藝結(jié)果起到?jīng)Q定性作用。 65、 集成電路對金屬化材料特性的要求有哪些？1、與n、p硅或多晶硅形成低阻的歐姆接觸（接觸電阻?。?，利于提高電路速度，2、抗電遷移性能好，長時(shí)間在較高電流密度負(fù)荷下，金屬材料的電遷移現(xiàn)象