微電子工藝復(fù)習(xí)

1、第一章：1. 看懂這是一個(gè)三極管利用基區(qū)、發(fā)射區(qū)擴(kuò)散形成電阻的結(jié)構(gòu)2.看懂 電極外延層電阻結(jié)構(gòu)3.看懂 電極MOS集成電路中的多晶硅電阻4.電容結(jié)構(gòu)包括哪些要素？兩端是金屬，中間是介電材料。集成電路中電容的結(jié)構(gòu)5.這是電容結(jié)構(gòu) Pn結(jié)位于空間電荷區(qū)，是一個(gè)電容結(jié)構(gòu)。PN結(jié)電容結(jié)構(gòu)6. MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管中以SiO2為柵極層MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電容結(jié)構(gòu)7.有源器件？ 二極管，三極管，MOS管集成電路中二極管的基本結(jié)構(gòu)8.看懂二極管，三極管的結(jié)構(gòu)集成電路中二極管的結(jié)構(gòu)9.三極管 分清npn與pnp？有什么區(qū)別？怎么畫的？ 結(jié)構(gòu)上，NPN三極管的中間是P區(qū)（空穴導(dǎo)電區(qū)），兩端是N區(qū)（自由電子導(dǎo)電區(qū)），

2、而PNP三極管正相反。使用上，NPN三極管工作時(shí)是集電極接高電壓，發(fā)射極接低電壓，基極輸入電壓升高時(shí)趨向?qū)ǎ鶚O輸入電壓降低時(shí)趨向截止；而PNP三極管工作時(shí)則是集電極接低電壓，發(fā)射極接高電壓，基極輸入電壓升高時(shí)趨向截止，基極輸入電壓降低時(shí)趨向?qū)?。晶體管的基本結(jié)構(gòu)10.什么叫NMOS?什么叫PMOS？PMOS是指利用空穴來傳導(dǎo)電性信號(hào)的金氧半導(dǎo)體。NMOS是指利用電子來訪傳導(dǎo)電性信號(hào)的金氧半晶體管。MOS管的結(jié)構(gòu)圖和示意圖11.集成電路包括哪些階段？核心階段？階段: 硅片（晶圓）的制備、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件封裝集成電路制造的階段劃分半導(dǎo)體芯片的制造框圖半導(dǎo)體芯片制造的關(guān)鍵工藝12

3、.硅的基本性質(zhì)？它的優(yōu)點(diǎn)？硅的禁帶寬度較大（1.12eV），硅半導(dǎo)體的工作溫度可以高達(dá)200。硅片表面可以氧化出穩(wěn)定且對(duì)摻雜雜質(zhì)有極好阻擋作用的氧化層（SiO2）優(yōu)點(diǎn)：(1)硅的豐裕度 硅是地球上第二豐富的元素，占到地殼成分的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，而消耗的成本比較低。(2)更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限 硅的熔點(diǎn)是1412，遠(yuǎn)高于鍺937的熔點(diǎn)，更高的熔點(diǎn)使得硅可以承受高溫工藝。(3)更寬的工作溫度范圍 用硅制造的半導(dǎo)體器件可以工作在比鍺制造的半導(dǎo)體器件更寬的溫度范圍，增加了半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍和可靠性。(4)氧化硅的自然生成 硅表面有能夠自然生長氧化

4、硅(SiO2)的能力，SiO2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。13.硅生長有哪兩個(gè)生長方法？用于什么樣的地方？(1)直拉法(CZ)直拉法生長單晶硅是將熔化了的半導(dǎo)體級(jí)多晶硅變成有正確晶向并被摻雜成N型或P型的固體硅錠。均勻的大直徑晶體(2)區(qū)熔法區(qū)熔法是另一種單晶生長方法，它所生產(chǎn)的單晶硅中含氧量非常少，能生產(chǎn)目前為止最純的單晶硅。第二章1.隔離分為哪些？怎么樣來做隔離？PN結(jié)隔離未加正向偏壓的PN結(jié)幾乎無電流流動(dòng)，因而PN結(jié)可作器件隔離用，雙極型集成電路中的隔離主要采用PN結(jié)隔離。1) 首先在P型襯底上采用外延淀積工藝形成N型外延層。2) 在外

5、延層上淀積二氧化硅(SiO2)，并進(jìn)行光刻和刻蝕。3) 去除光刻膠，露出隔離區(qū)上的N型外延層硅，然后在N型外延層上進(jìn)行P型雜質(zhì)擴(kuò)散，擴(kuò)散深度達(dá)到襯底，這是雙極型集成電路制造工藝中最費(fèi)時(shí)的一步，使N型的器件區(qū)域的底部和側(cè)面均被PN結(jié)所包圍，器件就制作在被包圍的器件區(qū)里。絕緣體隔離絕緣體隔離法通常用于MOS集成電路的隔離，用二氧化硅作為絕緣體，該二氧化硅作為隔離墻，一般來說，二氧化硅隔離用于器件區(qū)域的側(cè)面，器件區(qū)域底部的隔離則用PN結(jié)來實(shí)現(xiàn)。如圖所示為集成電路中采用絕緣體隔離的例子。深度達(dá)到襯底的V型溝槽內(nèi)側(cè)形成二氧化硅，再用多晶硅填滿，達(dá)到絕緣隔離的目的。2. 絕緣體隔離分哪兩種？怎么做的？ 局

6、部氧化隔離 淺槽隔離3.單個(gè)MOS管的制備過程？薄膜制作、刻印、刻蝕和摻雜4.各時(shí)代CMOS工藝的特點(diǎn)？那個(gè)時(shí)代引入了什么方法？例如哪個(gè)時(shí)代引入了蒸發(fā)方法？ 20世紀(jì)80年代的CMOS工藝技術(shù)20世紀(jì)80年代的CMOS工藝技術(shù)具有以下特點(diǎn):1) 采用場(chǎng)氧化(LOCOS)工藝進(jìn)行器件間的隔離。2) 采用磷硅玻璃和回流進(jìn)行平坦化。3) 采用蒸發(fā)的方法進(jìn)行金屬層的淀積。4) 使用正性光刻膠進(jìn)行光刻。5) 使用放大的掩膜版進(jìn)行成像。6) 用等離子體刻蝕和濕法刻蝕工藝進(jìn)行圖形刻蝕。20世紀(jì)90年代CMOS工藝技術(shù)20世紀(jì)90年代CMOS工藝技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1) 器件制作在外延硅上(這樣可以消除在CZ法

7、拉單晶過程中的C、O)。2) 采用淺槽隔離技術(shù)(取代了局部氧化隔離技術(shù))。3) 使用側(cè)墻隔離(防止對(duì)源漏區(qū)進(jìn)行更大劑量注入時(shí)，源漏區(qū)的雜質(zhì)過于接近溝道以致可能發(fā)生源漏穿透)，鈦硅化合物和側(cè)墻隔離解決了硅鋁氧化問題。4) 多晶硅柵和采用鎢硅化合物和鈦硅化合物實(shí)現(xiàn)局部互連，減小了電阻并提高了器件速度。5) 光刻技術(shù)方面使用G-line(436nm)、I-line(365nm)、深紫外線DUV(248nm)光源曝光，并使用分辨率高的正性光刻膠，用步進(jìn)曝光取代整體曝光。6) 用等離子體刻蝕形成刻蝕圖形。7) 濕法刻蝕用于覆蓋薄膜的去除。8) 采用立式氧化爐，能使硅片間距更小，更好地控制沾污。9) 采用

8、快速熱處理系統(tǒng)對(duì)離子注入之后的硅片進(jìn)行退火處理及形成硅化物，能更快、更好地控制制造過程中的熱預(yù)算。10) 用直流磁控濺射取代蒸發(fā)淀積金屬膜。11) 采用多層金屬互連技術(shù)。12) 鎢CVD和CMP(或反刻)形成鎢塞，實(shí)現(xiàn)層和層之間的互連。13) Ti和TiN成為鎢的阻擋層。14) Ti作為Al-Cu粘附層，能減小接觸電阻。15) TiN抗反射涂層的應(yīng)用，可以減小光刻曝光時(shí)駐波和反射切口。16) BPSG通常被用作PMD(金屬前絕緣層)。17) DCVD：PE-TEOS(采用等離子體增強(qiáng)正硅酸乙酯淀積二氧化硅)和O3-TEOS(采用臭氧和正硅酸乙酯反應(yīng)淀積二氧化硅)來實(shí)現(xiàn)淺槽隔離、側(cè)墻、PMD和I

9、MD(金屬層間絕緣層)的淀積。18) DCVD:PE-硅烷來實(shí)現(xiàn)PMD屏蔽氮化物、絕緣介質(zhì)的抗反射涂層和PD氮化物的淀積。19) 介質(zhì)采用CMP使表面平坦化。20) Cluster(計(jì)算機(jī)集群)工具變得非常普遍。21) 單個(gè)硅片加工系統(tǒng)提高了可控硅片和硅片之間的一致性。22) 批處理系統(tǒng)仍然使用，可以使普通工人的生產(chǎn)量也很高。21世紀(jì)初的CMOS工藝技術(shù)21世紀(jì)初的CMOS工藝技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1) 特征尺寸0.13m或更小。2) 硅片直徑200mm或300mm。3) 使用淺槽隔離技術(shù)，有效地使硅片表面的晶體管與襯底隔離開，消除了輻射-誘導(dǎo)軟錯(cuò)誤。4) 增加了IC芯片的封裝密度。5) 具有較高

10、的抗輻射能力。6) 高性能電子芯片SOI芯片將成為主流。7) 銅和低k的介質(zhì)用來減小RC延遲。8) 具有更低的功耗和更高的IC速度。9) 采用了大馬士革工藝進(jìn)行金屬化。第三章1.沾污分為哪幾類？2.濕法和干法清洗定義？它們的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)？濕法清洗主要依靠物理和化學(xué)（溶劑）的作用，如在化學(xué)活性劑吸附、浸透、溶解、離散作用下輔以超聲波、噴淋、旋轉(zhuǎn)、沸騰、蒸氣、搖動(dòng)等物理作用去除污漬。干法清洗以等離子清洗技術(shù)為主，主要是依靠處于“等離子態(tài)”的物質(zhì)的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的。3. RCA清洗,用什么樣藥水？洗什么樣的沾污？4. 清洗流程？每一流程用什么樣的要素來洗？典型的硅片濕法清洗流程

11、第四章1.SiO2的用途?二氧化硅膜的掩蔽作用阻擋雜質(zhì)的擴(kuò)散B、P、As 等常見雜質(zhì)在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)小于其在Si中的擴(kuò)散系數(shù)某些雜質(zhì)，如Ga，Na，O，Cu，Au等，是SiO2中的快速擴(kuò)散雜質(zhì)二氧化硅膜的保護(hù)和鈍化作用防止器件表面或PN結(jié)受到機(jī)械損傷和雜質(zhì)沾污將硅片表面或PN結(jié)與外界氣氛隔開二氧化硅的隔離作用局部氧化隔離和淺槽隔離工藝中的絕緣體二氧化硅在某些器件中的重要作用1）MOS器件中的柵極材料電阻率高，介電強(qiáng)度大，幾乎不存在漏電流2）電容器的介質(zhì)材料相對(duì)介電常數(shù)為34，擊穿電壓較高，電容溫度系數(shù)小用于電極引線和硅器件之間的絕緣2.二氧化硅的應(yīng)用及相應(yīng)的生長方法?常見的SiO2生長

12、方法自然氧化層場(chǎng)氧化層?xùn)叛趸瘜幼钃鯇友趸瘬诫s阻擋層墊氧化層注入屏蔽氧化層金屬層間絕緣阻擋層3. 不同方法生成的氧化膜特性比較(一)在工藝中，雖然采用干氧氧化、濕氧氧化和水汽氧化都可以制備二氧化硅薄膜，但采用不同的氧化工藝，所制備出的薄膜性能有較大區(qū)別。1）干氧氧化中，氧化速度較慢，氧化層結(jié)構(gòu)致密；表面是非極性的硅氧烷(Si-O-Si)結(jié)構(gòu)，所以與光刻膠的粘附性能良好，不易產(chǎn)生浮膠現(xiàn)象。2）水汽氧化速度較快，但由于水汽的進(jìn)入，使得氧化層中大量的橋鍵氧裂變?yōu)榉菢蜴I氧的烴基，所以氧化層結(jié)構(gòu)疏松，質(zhì)量不如干氧氧化的好，特別是其表面是極性的硅烷醇，它極易吸附水，極性的水不易沾潤非極性的光刻膠，所以氧化層

13、表面與光刻膠粘附性差。3）濕氧氧化兼有干氧氧化與水汽氧化兩種作用，因此其氧化速度及氧化層質(zhì)量介于干氧氧化及水汽氧化之間。了解（二）影響氧化速率的因素氧化層厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系熱氧化反應(yīng)步驟：1）氧化劑(O2和H2O)從氣相內(nèi)部輸運(yùn)到氣體-氧化層界面(又稱膜層表面)；2）氧化劑擴(kuò)散穿透已生成的二氧化硅起始層，抵達(dá)SiO2-Si界面；3）在界面處與硅發(fā)生氧化反應(yīng)；4）生成的副產(chǎn)物擴(kuò)散出氧化層，并隨主氣流轉(zhuǎn)移。氧化層厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系：1）氧化層厚度與氧化時(shí)間成正比，氧化層的生長速率主要取決于在硅表面上的氧化反應(yīng)的快慢，稱為表面反應(yīng)控制，此時(shí)的氧化速率主要取決于化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)ks的大小。2）氧化

14、層厚度與氧化時(shí)間的平方根成正比，氧化層的生長速率主要取決于氧化劑在氧化層中擴(kuò)散的快慢，稱為擴(kuò)散控制，此時(shí)的氧化速率主要取決于擴(kuò)散系數(shù)Dox的大小。 氧化溫度的影響隨著溫度的升高，擴(kuò)散系數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)均增大，氧化速率也增加。 氧化劑分壓的影響氧化速率常數(shù)與氧化劑分壓成正比。在拋物線生長階段，氧化速率隨著氧化膜的變厚而變慢，因此要獲得較厚氧化膜就需要很高的溫度和很長的時(shí)間。這時(shí)可采用高壓水汽氧化技術(shù)，即在幾到幾十個(gè)大氣壓下通過增大氧化劑分壓來提高氧化速率。氧化氣氛的影響襯底表面勢(shì)的影響襯底表面勢(shì)的影響主要發(fā)生在氧化處于表面反應(yīng)控制過程中，這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)速率常數(shù)ks與襯底表面勢(shì)有關(guān)。而襯底表面勢(shì)

15、除了與襯底取向、摻雜濃度有關(guān)外，還與氧化前的表面處理等因素有關(guān)。第五章1. 化學(xué)氣相淀積的概念？化學(xué)氣相淀積（CVD）是通過混合氣體的化學(xué)反應(yīng)生成固體反應(yīng)物并使其淀積在硅片表面形成薄膜的工藝。反應(yīng)產(chǎn)生的其他副產(chǎn)物為揮發(fā)性氣體，離開硅片表面并被抽出反應(yīng)腔。硅片表面及其鄰近的區(qū)域被加熱以向反應(yīng)系統(tǒng)提供附加的能量。2.化學(xué)氣相淀積的原理?氣態(tài)反應(yīng)劑被輸送至反應(yīng)腔，以平流形式向出口流動(dòng)。反應(yīng)劑從主氣流區(qū)以擴(kuò)散方式通過邊界層到達(dá)硅片表面。反應(yīng)劑被吸附到硅表面。被吸附到硅表面的原子(分子)在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)淀積成膜。反應(yīng)產(chǎn)生的氣態(tài)副產(chǎn)物和未反應(yīng)的反應(yīng)劑離開襯底，排出系統(tǒng)。3.CVD分類及

16、應(yīng)用？分哪幾類？分別用于制備哪些東西？APCVD常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD）是指在一個(gè)大氣壓下進(jìn)行的一種化學(xué)氣相淀積的方法，這是最初采用的CVD方法。優(yōu)點(diǎn)：工藝系統(tǒng)簡單工藝溫度低反應(yīng)速度和淀積速度快（淀積速度可達(dá)1000 nm/min）缺點(diǎn)：淀積的薄膜均勻性較差氣體消耗量大臺(tái)階覆蓋能力差應(yīng)用：用于淀積相對(duì)較厚的介質(zhì)層（如PSG或BPSG等）1.SiO2的淀積2. 摻雜SiO2的淀積LPCVD與APCVD相比，LPCVD加入了真空系統(tǒng)，其真空度約0.15 Torr，反應(yīng)溫度一般為300 900 。優(yōu)點(diǎn)：制備的薄膜純度較高，均勻性和覆蓋能力較好生產(chǎn)效率較高缺點(diǎn)：工藝溫度高，沉積速率低設(shè)備維護(hù)工作

17、量較大需要真空系統(tǒng)應(yīng)用：用于沉積高溫SiO2 、Si3N4、多晶硅、W和WSi2等1. SiO2淀積2. Si3N4淀積3. 多晶硅淀積等離子體輔助CVD等離子體又叫做電漿，是被電離后的氣體，即以離子態(tài)形式存在的氣體(正離子和電子組成的混合物)。等離子體的特點(diǎn)：1)等離子體呈現(xiàn)出高度不穩(wěn)定態(tài)，有很強(qiáng)的化學(xué)活性。等離子體輔助CVD就是利用了這個(gè)特點(diǎn)。2)等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)可以捕捉、移動(dòng)和加速等離子體。等離子體輔助CVD可分為PECVD和HDPCVD優(yōu)點(diǎn)：有更低的工藝溫度(250450)對(duì)高的深寬比間隙有好的填充能力(用高密度等離子體CVD)淀積的膜對(duì)硅片有優(yōu)良的粘附能

18、力有較高的淀積速率有較少的針孔和空洞，因而有較高的膜密度腔體可利用等離子體清洗缺點(diǎn)：需要RF系統(tǒng)，設(shè)備成本更高化學(xué)和顆粒污染應(yīng)用：高的深寬比間隙填充、金屬上的低溫SiO2 、銅種子層、氮化物(1)等離子體增強(qiáng)CVD應(yīng)用于哪些？1）SiO2淀積2）SixNyHz淀積(2). 高密度等離子體CVDHDPCVD是利用激發(fā)混合氣體的RF源在低壓狀態(tài)下制造出高密度的等離子體，等離子體在低壓下以高密度混合氣體的形式直接接觸反應(yīng)腔中硅片的表面。優(yōu)點(diǎn)：卓越的填孔能力穩(wěn)定的沉積質(zhì)量可靠的電學(xué)性能適用于哪些工藝？1）同步淀積和刻蝕2）淺槽隔離(STI)4.外延的概念和作用? 什么是同質(zhì)外延？什么是異質(zhì)外延?(1)

19、概念外延(EPI)工藝是指在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶向的單晶薄膜材料，該單晶薄膜層稱為外延層。若在硅襯底上生長單晶硅外延層稱為同質(zhì)外延層；若在硅襯底上生長鍺外延層稱為異質(zhì)外延層。若在重?fù)诫s襯底上生長輕摻雜外延層稱為正外延；在輕摻雜襯底上生長的重?fù)诫s外延層稱為反外延。優(yōu)點(diǎn)：外延層的摻雜厚度、濃度、輪廓等屬性容易控制而不受硅襯底影響，因此這為設(shè)計(jì)者在優(yōu)化器件性能方面提供了很大的靈活性。(2) 作用1）雙極性晶體管中N+埋層可減小基極與集電極之間的電阻2）在高摻雜硅襯底上生長外延層以防止器件的閂鎖效應(yīng)3）通過在器件的源、漏和柵區(qū)域沉積外延硅，形成抬高漏/源結(jié)構(gòu)，降低膜層電阻4）采用應(yīng)變硅技

20、術(shù)提高溝道處的載流子遷移率5. Q：質(zhì)譜儀中的質(zhì)量分析器有哪幾種類型？它們的工作原理分別是怎樣的？（請(qǐng)至少回答三種以上的類型）1)單聚焦基本原理：帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2)四極桿本原理：調(diào)整射頻工作頻率w來選擇離子的質(zhì)量，調(diào)整U與V的比值來調(diào)整離子的通過率。3)飛行時(shí)間基本原理：具有相同動(dòng)能的物體，其運(yùn)動(dòng)速度與質(zhì)量成反比第六章1.鋁的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：較低的電阻率鋁價(jià)格低廉工藝兼容性鋁膜與下層襯底具有良好的粘附性缺點(diǎn)：電阻率和電遷徙問題不能滿足VLSI對(duì)互連線材料的要求熔點(diǎn)較低，導(dǎo)致在沉積完鋁膜后不能再對(duì)硅片進(jìn)行高溫處理2.什么叫電遷徙？在大電流密度的情形下，大量電子對(duì)金屬原子的持續(xù)碰撞

21、，會(huì)引起原子逐漸而緩慢的移動(dòng)，這就電遷徙現(xiàn)象。3.銅的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：更低的電阻率減少了功耗更高的互連線集成密度良好的抗電遷徙性能更少的工藝步驟信號(hào)延遲減小熔點(diǎn)較高，可適應(yīng)硅片的高溫處理缺點(diǎn)：銅在氧化硅和硅中的擴(kuò)散率很高銅很難被刻蝕在小于200低溫的空氣中，銅很快被氧化，而且這一層氧化膜不會(huì)阻止銅進(jìn)一步氧化4.阻擋層金屬的基本性質(zhì)？阻擋層金屬是指為了防止上下層材料相互擴(kuò)散而在它們中間引入的金屬層?；咎匦裕耗芎芎玫刈钃醪牧系臄U(kuò)散高電導(dǎo)率和很低的歐姆接觸電阻在半導(dǎo)體和金屬之間有很好的附著能力抗電遷徙能力強(qiáng)保證在很薄和高溫下具有很好的穩(wěn)定性抗侵蝕和抗氧化性好5. 什么材料之間用什么阻擋層材料?阻

22、擋層材料：鋁和硅之間：TiW、TiN鎢和硅之間：TiN銅和硅之間：Ta、TaN、TaSiN6.硅化物材料：WSi2、TaSi2、TiSi2、CoSi2作用：較小接觸電阻通常用途：有源區(qū)和金屬層或鎢填充塞之間的接觸多晶硅和金屬之間的接觸局部互連形成過程：難熔金屬沉積在硅上高溫退火處理形成硅化物7.主要金屬層的制備方法？蒸發(fā)濺射金屬化學(xué)氣相沉積電鍍8.傳統(tǒng)金屬化和雙大馬士革流程？(1) 傳統(tǒng)金屬化流程1. 第一層金屬（金屬1） 2. 通孔2的形成 3. 鎢塞2的形成 4. 淀積金屬2 5. 刻蝕出互連線 (2) 雙大馬士革流程1. 層間介質(zhì)淀積 2. 金屬2的線槽刻蝕 3. 金屬層間通孔刻蝕 4.

23、 淀積阻擋層金屬5. 淀積銅種子層 6. 銅電鍍 7.用CMP清除額外的銅第七章1. 光刻的概念?光刻是通過一系列生產(chǎn)步驟將晶圓表面薄膜的特定部分除去并得到所需圖像的工藝。臨時(shí)性地涂覆光刻膠到硅片上轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)圖形到光刻膠上IC制造中最重要的工藝占用40%至50%芯片制造時(shí)間決定著芯片的最小特征尺寸2. 光刻的目的?光刻的主要目的是用來在不同的器件和電路表面形成所需的各種圖形。3. 光刻的主要參數(shù)在光刻工藝中，主要的參數(shù)有特征尺寸、分辨率、套準(zhǔn)精度和工藝寬容度等。1. 特征尺寸特征尺寸一般指的是MOS管的最小柵長。2. 分辨率分辨率是指將晶圓上兩個(gè)鄰近的特征圖形區(qū)分開來的能力。3. 套準(zhǔn)精度光刻工

24、藝要求晶圓表面上存在的圖案與掩膜板上的圖形精確對(duì)準(zhǔn)，這種特性指標(biāo)就是套準(zhǔn)精度。4. 工藝寬容度工藝寬容度指的是光刻工藝能始終如一地處理符合特定要求產(chǎn)品的能力。4.光刻過程需要哪八大步驟？每個(gè)步驟的作用？ (1)氣相成底膜1）清洗沾污對(duì)光刻的影響：使光刻膠與硅片的粘附性變差使光刻膠涂布不均勻使光刻膠內(nèi)部產(chǎn)生真空2）干燥惰性氣體或真空環(huán)境，200250去除硅片表面水汽，提高光刻膠粘附性能3）氣相成底膜底膜材料HMDS起粘附促進(jìn)劑(2)旋轉(zhuǎn)涂膠四大步驟：分滴、旋轉(zhuǎn)鋪開、旋轉(zhuǎn)甩開、溶劑揮發(fā)(3) 軟烘目的：去除光刻膠中的溶劑提高光刻膠粘附性減小光刻膠的內(nèi)應(yīng)力防止光刻膠飛濺而污染設(shè)備(4) 曝光目的：對(duì)

25、光刻膠進(jìn)行曝光，使某些區(qū)域被光照，某些區(qū)域不被光照，發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，在其中出現(xiàn)隱形的圖形，為顯影做準(zhǔn)備。1）對(duì)準(zhǔn)將掩模版與涂有光刻膠的硅片上的正確位臵對(duì)準(zhǔn)2）曝光將掩膜板和硅片曝光，把掩模版圖形轉(zhuǎn)移到涂膠的硅片上(5) 烘焙目的：促進(jìn)光刻膠的化學(xué)反應(yīng)（DUV光刻膠）提高光刻膠的粘附性并減少駐波（常規(guī)i線光刻膠）(6) 顯影目的：利用感光與未感光的光刻膠對(duì)堿性溶液的不同溶解度，進(jìn)行掩模圖形的轉(zhuǎn)移，讓曝光后在光刻膠中形成的潛在圖形顯現(xiàn)出來，在光刻膠上形成三維圖形。顯影步驟：顯影、清洗、甩干(7) 堅(jiān)膜目的：高溫去除光刻膠的剩余溶劑，增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片表面的附著力，使光刻膠適合于后續(xù)工序。8. 顯

26、影檢查目的：檢查并排除有缺陷的硅片檢查手段：掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡9. 正性光刻和負(fù)性光刻的概念?優(yōu)缺點(diǎn)？正性光刻是把與掩膜版上相同的圖形復(fù)制到晶圓上。負(fù)性光刻是把與掩膜版上圖形相反的圖形復(fù)制到晶圓表面。正性光刻優(yōu)點(diǎn)：較高的固有分辨率、較強(qiáng)的抗干法腐蝕能力、抗熱處理能力、良好的臺(tái)階覆蓋缺點(diǎn)：粘附性差、抗?jié)穹ǜg能力差、成本高負(fù)性光刻：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)環(huán)境因素不靈敏、很高的感光速度、極好的粘附性和腐蝕能力、成本低缺點(diǎn)：分辨率較低10.什么樣的光刻設(shè)備對(duì)應(yīng)的過程是怎樣的？接觸式光刻機(jī)20世紀(jì)70年代的主要光刻手段，用于線寬尺寸約為5m及以上的生產(chǎn)中優(yōu)點(diǎn)：圖形分辨率高，圖像失真小缺點(diǎn)：光刻膠層和掩膜板容

27、易被污染套準(zhǔn)精度難以較好地控制接近式光刻機(jī)在20世紀(jì)70年代的SSI時(shí)代和MSI（中規(guī)模集成電路）早期普遍使用，適合于2到4m線寬尺寸的工藝優(yōu)點(diǎn)：解決了接觸式光刻機(jī)的污染問題缺點(diǎn)：系統(tǒng)的分辨率仍難以提高掃描投影光刻機(jī)從20世紀(jì)80年代初掃描投影光刻機(jī)開始占據(jù)主導(dǎo)地位，適用于線寬大于1m的非關(guān)鍵層優(yōu)點(diǎn)：解決了沾污、邊緣衍射、分辨率限制等問題缺點(diǎn)：對(duì)于亞微米特征尺寸的芯片，掩模版制作困難分步重復(fù)光刻機(jī)20世紀(jì)90年代用于晶圓制造的主流精細(xì)光刻設(shè)備，主要用于0.35m和0.25m特征尺寸的工藝中優(yōu)點(diǎn)：采用放大尺寸的掩模版，使掩膜板制作難度降低缺點(diǎn)：隨著芯片尺寸增加和特征線寬減小，光路系統(tǒng)的成本急劇增

28、加步進(jìn)掃描光刻機(jī)步進(jìn)掃描光學(xué)光刻系統(tǒng)是一種混合設(shè)備，融合了掃描投影光刻機(jī)和分步重復(fù)光刻機(jī)的技術(shù)，是通過使用縮小透鏡掃描一個(gè)大曝光場(chǎng)圖像到晶圓上的一部分實(shí)現(xiàn)光刻。優(yōu)點(diǎn)：增大了曝光場(chǎng)，可以獲得較大的芯片尺寸一次曝光可以多曝光些芯片具有在整個(gè)掃描過程中調(diào)節(jié)聚集的能力缺點(diǎn)：增加了機(jī)械容許偏差控制的要求第八章1. 刻蝕的概念?刻蝕（Etching）是把進(jìn)行光刻前所淀積的薄膜（厚度約在數(shù)百到數(shù)十納米）中沒有被光刻膠覆蓋和保護(hù)的部分，用化學(xué)或物理的方式去除，以完成轉(zhuǎn)移掩膜圖形到薄膜上面的目的。2. 濕法和干法的定義與區(qū)別、特點(diǎn)？刻蝕方法的分類：1）濕法刻蝕利用合適的化學(xué)試劑將未被光刻膠保護(hù)的晶圓部分分解，然

29、后形成可溶性的化合物以達(dá)到去除的目的。一般用于3m以上尺度結(jié)構(gòu)的刻蝕。2）干法刻蝕利用輝光(Glow Discharge)的方法產(chǎn)生帶電離子以及具有高濃度化學(xué)活性的中性原子和自由基，這些粒子和晶圓進(jìn)行反應(yīng)，從而將光刻圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上。一般亞微米尺度結(jié)構(gòu)的刻蝕。區(qū)別：濕法刻蝕：各項(xiàng)同性、選擇度高干法刻蝕：各項(xiàng)異性、選擇性較差濕法刻蝕利用溶液與薄膜間所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，來去除薄膜未被光刻膠覆蓋的部分，從而達(dá)到刻蝕的目的。特點(diǎn)：1）濕法刻蝕的反應(yīng)生成物必須是氣體或能溶于刻蝕劑的物質(zhì)，否則會(huì)造成反應(yīng)生成物沉淀，從而影響刻蝕正常進(jìn)行。2）濕法刻蝕是各向異性的，刻蝕中腐蝕液不但浸入到縱向方向，而且也在側(cè)向進(jìn)

30、行腐蝕。3）濕法刻蝕過程伴有放熱和放氣過程。干法刻蝕以等離子體來進(jìn)行薄膜刻蝕的一種技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：刻蝕為各項(xiàng)異性能夠較好地實(shí)現(xiàn)特征線寬的控制對(duì)光刻膠粘附性影響極小刻蝕均勻性較好化學(xué)品使用和處理成本降低缺點(diǎn)：選擇比較差器件可能受到等離子的破壞設(shè)備較為昂貴干法刻蝕又分為：1）物理刻蝕利用輝光放電將氣體(比如氬氣)解離成帶正電的離子，再利用偏壓將帶正電的離子加速，轟擊在被刻蝕薄膜的表面，從而將被刻蝕物質(zhì)的原子轟擊出去。2）化學(xué)刻蝕利用等離子體，將反應(yīng)氣體解離，然后借助離子與薄膜之間的化學(xué)反應(yīng)，把裸露在等離子體中的薄膜，反應(yīng)生成揮發(fā)性的物質(zhì)而被真空系統(tǒng)抽離。3. 刻蝕的要求1) 圖形轉(zhuǎn)換的保真度高指掩膜板

31、上的圖形不失真地轉(zhuǎn)移到硅片表面2) 選擇比刻蝕過程中，被刻蝕材料層與其他材料層的刻蝕速率之比3) 均勻性腐蝕速率的一致性（整個(gè)硅片表面、硅片與硅片之間）4) 刻蝕的清潔刻蝕之后，硅片表面所殘留的刻蝕產(chǎn)物需完全清除4.干法刻蝕的應(yīng)用：氣體組成及作用？1) 介質(zhì)膜的刻蝕1.二氧化硅的干法刻蝕應(yīng)用：場(chǎng)氧化層、MOS器件柵電極氧化層、金屬間的介電材質(zhì)、鈍化層氣體：氟碳化合物（CF4、CHF3、C2F6、C3F8）作用：自由F原子起主要的刻蝕作用C/F比越高，越容易生成高分子化合物以保護(hù)側(cè)壁添加Ar用于物理刻蝕添加He用于稀釋反應(yīng)生成物，增加等離子體均勻性2. 氮化硅(Si3N4)的干法刻蝕應(yīng)用：場(chǎng)氧化

32、層的屏蔽層，器件的保護(hù)膜氣體：CF4、O2、N2混合氣體作用：提高Si3N4對(duì)SiO2的選擇比2) 硅膜的刻蝕1. 多晶硅膜的刻蝕應(yīng)用：柵電極氣體：氯氣 作用：氯所形成的等離子體對(duì)Si刻蝕的選擇性比較好形成的聚合物保護(hù)膜可以保護(hù)側(cè)壁 2. 單晶硅膜的刻蝕應(yīng)用：器件的淺槽隔離、DRAM中的豎直電容氣體：淺槽：含氟氣體（高刻蝕速率，高硅對(duì)光刻膠的選擇比）深槽：含氯或含溴氣體（高刻蝕速率，高硅對(duì)氧化硅的選擇比）5.光刻膠的去除方法有三種？1) 溶劑去膠把帶有光刻膠的硅片浸在適當(dāng)?shù)娜芤簝?nèi)，使聚合物膨脹，然后把膠去除，稱為溶劑去膠。去膠溶劑一般是含氯的烴化物，如三氯乙烯在常溫下進(jìn)行，不會(huì)使鋁層發(fā)生變化襯

33、底表面易留下微量雜質(zhì)，會(huì)引起不良后果洗滌周期長，操作較麻煩2) 氧化去膠氧化去膠是指利用氧化劑把光刻膠去掉方法：（1）H2SO4加H2O2（2）H2O2、NH4OH和H2O（3）發(fā)煙硝酸（反刻鋁）（4）在450530氧化爐中氧化3) 等離子體去膠外加的高頻電磁場(chǎng)使氧氣電力，與光刻膠發(fā)生反應(yīng)，使之變成CO2、CO、H2O和其他揮發(fā)性氧化物而被機(jī)械泵排出。氧氣流量增大，去膠速度也隨之增加輸出功率增大，去膠速度也隨之加快第九章1. 摻雜的兩種方法?1) 熱擴(kuò)散利用高溫驅(qū)動(dòng)雜質(zhì)進(jìn)入半導(dǎo)體的晶格中，并使雜質(zhì)在半導(dǎo)體襯底中擴(kuò)散。2) 離子注入通過把雜質(zhì)離子變成高能離子來轟擊襯底，從而把雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底

34、中的摻雜方法。2. 摻雜工藝流程1) 襯底清洗2) 生長掩蔽膜3) 對(duì)掩蔽膜進(jìn)行光刻和刻蝕4) 進(jìn)行選擇性摻雜5) 檢測(cè)、評(píng)估3. 擴(kuò)散原理擴(kuò)散是物質(zhì)的一個(gè)基本性質(zhì)，原子、分子和離子都會(huì)從高濃度向低濃度處進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)需滿足兩個(gè)基本條件：濃度差提供足夠的能量使物質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散4. 熱擴(kuò)散所需經(jīng)歷的步驟：建立濃度差雜質(zhì)擴(kuò)散至合適的結(jié)深雜質(zhì)與硅原子成鍵5. 離子注入原理離子注入是將被摻雜的雜質(zhì)原子或分子進(jìn)行離子化，經(jīng)磁場(chǎng)選擇和電場(chǎng)加速到一定的能量，形成一定電流密度的離子束流后被直接打進(jìn)（掃描注入）半導(dǎo)體晶圓內(nèi)部去。具有一定動(dòng)能的離子射進(jìn)硅片內(nèi)部后，由于硅片內(nèi)原子核和電子的不規(guī)則作用，以及和硅原

35、子多次的碰撞，而使得注入的離子能量逐漸受到消耗，離子注入速度減慢，在硅片內(nèi)部移動(dòng)到一定的距離就停止在硅片內(nèi)某一位臵上，形成PN結(jié)。6. 離子注入的重要參數(shù) 要理解1) 劑量與束流密度劑量單位面積上所注入的雜質(zhì)離子個(gè)數(shù)通常用離子個(gè)數(shù)/cm2表示典型的注入劑量在10111016數(shù)量級(jí)束流密度注入劑量為：D =It/Aeq2) 射程與注入能量射程離子實(shí)際路程在晶圓法線方向上的投影離子注入的實(shí)際路程是曲線注入能量取決于加速電極之間的電勢(shì)差直接決定離子的射程3) 注入角度（1）溝道效應(yīng) 單晶硅原子的排列是長程有序的，當(dāng)雜質(zhì)離子穿過晶格間隙的通道注入而不與電子和原子核發(fā)生碰撞（能量損失少）而減速，雜質(zhì)離子

36、將進(jìn)入硅中很深的地方，大大超過了預(yù)期的射程，即超過了設(shè)計(jì)的結(jié)深，這就叫發(fā)生了溝道效應(yīng)。 1）傾斜晶圓：<100> 偏離7°，<110> 偏離15 35°2）掩蔽氧化層：注入之前在硅片上生長一層薄的氧化層，當(dāng)離子注入后和二氧化硅原子碰撞使離子方向變的隨機(jī)，因此可以減小溝道效應(yīng)。3）硅預(yù)非晶化：注入惰性氣體離子，在襯底表面形成一層非晶層。（2）注入陰影當(dāng)硅片傾斜后，離子束將不垂直與硅片，這樣離子束打向硅片表面的光刻膠時(shí)，光刻膠沿離子束方向在硅片表面投影產(chǎn)生一個(gè)陰影，這個(gè)陰影將不能注入離子。7. 離子注入摻雜工藝與擴(kuò)散摻雜工藝的比較 要理解離子注入摻雜工藝

37、與擴(kuò)散摻雜工藝的比較8. 要理解 對(duì)應(yīng)什么樣的應(yīng)用摻雜是什么樣的？離子注入機(jī)按照使用工藝的不同，并根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域、注入劑量和能量的范圍不同，可分為：1）高能量注入機(jī)所得到的離子束具有較高能量，主要用于較深的硅襯底深阱摻雜。2）大束流注入機(jī)能獲得較大的離子束電流，其摻雜濃度較大，但是深度較淺，主要用于器件中的源漏極摻雜和LDD摻雜。3）中束流注入機(jī)則能獲得中等能量和電流的離子束，被廣泛用于除深阱摻雜和源漏摻雜以外幾乎所有的離子摻雜工藝。9.離子注入機(jī)的各部分工作原理？離子注入機(jī)主要由離子源、分析磁體、加速聚焦器、掃描偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、靶室及終端臺(tái)和真空系統(tǒng)7大部分組成。1）離子源的目的是把要注入的雜質(zhì)原子

38、電離成為離子，形成注入離子束，并具有一定動(dòng)能（速度）的正離子束。2) 磁分析器 就是根據(jù)不同離子其運(yùn)動(dòng)半徑不同的原理，將不同的離子一一分離開來。 3) 加速聚焦器 離子源的吸極最高負(fù)壓一般不能達(dá)到注入離子能量的要求，如果需要更高的能量就必須再添加高壓進(jìn)行第二次的加速，完成此功能的就是后加速器。4) 掃描偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) ： 要使整個(gè)硅片表面都能均勻地注入離子，需要束流對(duì)硅片進(jìn)行掃描，對(duì)靶片進(jìn)行大面積離子注入，使整個(gè)靶片得到均勻的雜質(zhì)離子分布。5) 靶室及終端臺(tái) ：讓離子束流能注入進(jìn)去 監(jiān)測(cè)注入的離子數(shù)量。 6)真空系統(tǒng)：一般用真空泵和閉合的抽氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。10.離子注入的應(yīng)用？溝道區(qū)及阱區(qū)摻雜這部分注

39、入工藝的能量比較寬，但劑量屬中低范圍，所以此部分注入工藝基本上使用中束流及高能注入機(jī)。（1）閾值電壓調(diào)節(jié)注入工藝將所需的雜質(zhì)摻雜在硅中的溝道區(qū)中，把阱區(qū)的摻雜濃度調(diào)整到所需的濃度，使兩者阱區(qū)的開啟電壓一致。（2）反穿通注入工藝增加溝道下部載流子濃度，降低耗盡層厚度，防止源漏兩極在溝道下面導(dǎo)通。（3）阱間絕緣注入工藝（Channel Stop）將雜質(zhì)摻在用于隔開阱區(qū)的絕緣欄下方，此目的是為了提高阱間寄生場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓，使在正常的工作情形下此寄生場(chǎng)效應(yīng)晶體管不會(huì)被導(dǎo)通。（4）埋層注入工藝（Buried Layer）降低阱區(qū)底部的電阻，以防芯片在運(yùn)行中出現(xiàn)死循環(huán)（Latch-up）現(xiàn)象。（5

40、）吸取注入工藝（Gettering）利用所注入的元素的化學(xué)特性和注入后所形成缺陷的物理特性來吸收阱區(qū)里的其他雜質(zhì)(如重金屬等)及晶格缺陷，以提高阱區(qū)內(nèi)，尤其是溝道區(qū)內(nèi)的材料質(zhì)量從而提升產(chǎn)品性能。（6）反型阱區(qū)注入工藝（Retrograde Well）高性能的芯片要求硅片表面的載流子濃度低，而在硅片內(nèi)部的某些部位要濃，這樣既能提高芯片的運(yùn)行速度，又能達(dá)到以上所述的反穿通、抑制死循環(huán)及吸取污染雜質(zhì)的效果。11. 多晶硅注入為了降低多晶硅的電阻，摻雜后的多晶硅的阻值與非摻雜的多晶硅相比會(huì)有大幅度的下降此工藝因劑量很大，能量較低，在生產(chǎn)中一般都采用大束流離子注入機(jī)12.多晶硅注入的應(yīng)用源漏區(qū)注入該部分

41、的注入工藝其能量相對(duì)較低，但劑量屬中高范圍，一般采用中束流及大束流注入機(jī)。（1）大角度暈環(huán)注入工藝Halo是大角度（大于20°）方向的中劑量離子注入工藝，它的主要功能是防止源漏相通，降低延伸區(qū)的結(jié)深及縮短溝道長度，有利于提高芯片的性能，一般在延伸注入工藝之后注入。（2）延伸注入工藝（LDD）LDD是定義漏源區(qū)的注入工藝，這種區(qū)域通常稱為漏源擴(kuò)展區(qū)。其作用是優(yōu)化源漏間的電場(chǎng)分布，降低最高電場(chǎng)，在高阻與電阻區(qū)之間起一個(gè)銜接作用。第十章1. 什么叫平坦化？有哪幾個(gè)平坦化？平坦化技術(shù)：反刻玻璃回流旋涂膜層化學(xué)機(jī)械平坦化反刻反刻平坦化是在起伏的硅片表面旋涂一層厚的介質(zhì)材料或其他材料（如光刻膠或

42、SOG）。然后用干法刻蝕技術(shù)進(jìn)行刻蝕，利用高處刻蝕速率快，低處刻蝕速率慢來實(shí)現(xiàn)局部平坦化。 玻璃回流玻璃回流是對(duì)作為層間介質(zhì)的硼磷硅玻璃（BPSG）或其他的摻雜氧化硅膜層進(jìn)行加熱升溫，使玻璃膜層發(fā)生流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)平坦化的技術(shù)。玻璃回流不能滿足深亞微米IC的平坦化要求。旋涂玻璃法旋涂玻璃法(Spin On Glass)主要是在起伏的硅片表面旋涂含有溶劑的液體材料，這樣表面低處和縫隙將被填充，然后進(jìn)行烘烤固化，使溶劑蒸發(fā)，即可獲得表面形貌的平滑效果?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化化學(xué)機(jī)械平坦化是在具有化學(xué)活性的研磨液、運(yùn)動(dòng)的拋光墊和施加研磨壓力并旋轉(zhuǎn)的拋光頭的共同作用下研磨硅片表面的薄膜達(dá)到平坦化的技術(shù)。2. CMP優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)1) 能獲得全局平坦化。2) 對(duì)于各種各樣的硅片表面都能平坦化。3) 可對(duì)多層材料進(jìn)行平坦化。4) 減小嚴(yán)重的表面起伏，使層間介質(zhì)和金屬層平坦，可以實(shí)現(xiàn)更小的設(shè)計(jì)圖形，更多層的金屬互連，提高電路的可靠性、速度和良