半導(dǎo)體工藝總復(fù)習(xí)

摩爾定律1965年，GordonMoore提出了一個(gè)關(guān)于集成電路發(fā)展的預(yù)測(cè)：“Thecomplexityforminimumcomponentcosthasincreasedatarateofroughlyafactoroftwoperyear”.后來(lái)在1975年被修正為：ThenumberofcomponentsperICdoublesevery18-24months.“集成電路中的元件數(shù)每18～24個(gè)月翻一倍?！绷信e幾種常采用的雜質(zhì)并說(shuō)明它們是N型還是P型？P型：硼B(yǎng)，鋁Al，鎵Ga，銦InN型：磷P，砷As，銻Sb常用的摻雜方法有幾種？

合金法；擴(kuò)散法；離子注入法1在集成電路發(fā)展過(guò)程中半導(dǎo)體材料鍺被硅取而代之的原因。a.硅的儲(chǔ)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(wú)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(huì)在800℃左右的溫度自然分解。試問(wèn)MOS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？（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：?jiǎn)尉L(zhǎng)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？直拉（CZ）法和區(qū)熔（FZ）法2請(qǐng)列出二氧化硅在電路制作過(guò)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(shí)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(chǎng)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？氧化分干氧氧化和濕氧氧化：?采用干氧法生長(zhǎng)的SiO2薄膜,其質(zhì)量最好,但生長(zhǎng)速率太慢;?濕氧法生長(zhǎng)速率快,但不夠致密，存在較多的位錯(cuò)和腐蝕坑;

?干氧氧化用于對(duì)氧化層質(zhì)量要求較高的場(chǎng)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(zhǎng)，如MOS工藝中的場(chǎng)氧。3什么是薄層電阻，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Ω/□。其大小與正方形邊長(zhǎng)無(wú)關(guān)，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。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(cè)量方法。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。4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？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？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；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。5光刻分辨率一般來(lái)說(shuō)，最小線寬K1＝0.6~0.8提高分辨率，減小最小線寬的方法：減小波長(zhǎng)，但用于短波長(zhǎng)的光刻膠開發(fā)是難點(diǎn)；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。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)黃光區(qū)光刻膠對(duì)大部分可見光靈敏，對(duì)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)。6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？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PECVD?PECVD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）(PlasmEnhancedCVD)PECVD經(jīng)常用于金屬布線后的介質(zhì)隔離層的生成，因?yàn)椋?.PECVD技術(shù)利用低壓條件下，通過(guò)射頻電場(chǎng)產(chǎn)生氣體放電形成等離子體來(lái)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(100～450℃)下淀積出高性能的薄膜；7試述二氧化硅、氮化硅、硅、鋁的濕法刻蝕方法？

1SiO2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；

2Si3N4的腐蝕

硬Si3N4可用180℃H3PO4腐蝕，由SiO2作掩蔽；3Si的濕法腐蝕

常采用HF、HNO3和(CH3COOH)的混合物(HNA)；

Si+HNO3+6HF=H2SiF6+HNO2+H2O+H24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(guò)高會(huì)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(rùn)效果，提高腐蝕的均勻性，同時(shí)具有緩蝕作用；8為什么氮化硅常用作鈍化層？

對(duì)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？濕法腐蝕技術(shù),干法刻蝕技術(shù)多層金屬布線布線層常用材料:鋁，銅，摻雜多晶硅。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(dòng)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(yáng)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。9解決spiking問(wèn)題的方法:廣泛采用的方法是在Al中摻入1-2%Si以滿足溶解性,然而當(dāng)冷卻時(shí),會(huì)有硅的分凝并會(huì)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可作為阻擋層解決電遷移現(xiàn)象的方法?在Al中加入Cu(0.5-4weight%)可以消除電遷移?通常在Al中加入1-2wt%Si和0.5-4wt%Cu.10常用的集成電路封裝DIPdualin-linepackage雙列直插式封裝QFPQuadFlatPackage四面扁平封裝COBchiponboard板上芯片封裝BGAballgridarray球柵陣列封裝LCCLeadlesschipcarrier無(wú)引腳芯片載體PGApingridarray針柵陣列封裝PLCCplasticleadedchipcarrier帶引線的塑料芯片載體QFNquadflatnon-leadedpackage四側(cè)無(wú)引腳扁平封裝SOPsmallOut-Linepackage小外形封裝SOTSmallOutlineTransistorpackage小尺寸晶體管封裝11專用名詞英漢對(duì)照CVD

ChemicalVapourDeposition化學(xué)氣相淀積PVD

PhysicalVapourDeposition物理氣相淀積CMP

ChemicalMechanicalPolishing化學(xué)機(jī)械剖光SOI

SiliconOnInsulator絕緣體上硅RIE

ReactiveIonEtching反應(yīng)離子刻蝕VLSI

VeryLargeScaleIntegratedcircuites超大規(guī)模集成電路IC

IntegratedCircuit集成電路Foundry代工廠FablessCompany無(wú)制造廠公司ILD

InterLayerDielectrics層間介質(zhì)IMD

InterMetalDielectric金屬間介質(zhì)PIE

ProcessIntegrationEngineer工藝整合工程師STI

ShallowTrenchIsolation淺溝槽隔離RTA

RapidThermalAnneal快速熱退火RTP

RapidThermalProcess快速熱處理LDD

LightlyDopedDrain輕摻雜漏區(qū)WAT

waferacceptancetest圓片驗(yàn)收測(cè)試PCM

ProcessControlMonitor工藝控制監(jiān)控LTO

LowTemperatureOxide低溫二氧化硅PSG

PhosphoSilicateGlass磷硅玻璃PECVD

PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積LOCOS

LoCalOxidationofSilicon硅局部氧化MBE

MolecularBeamEpitaxy分子束外延ALD

AtomicLayerDeposition原子層沉積12畫出N阱和P阱硅柵CMOS基本單元和雙極型集成電路中NPN管的剖面結(jié)構(gòu)圖。N阱CMOS基本單元1314雙極型集成電路中NPN晶體管的基本結(jié)構(gòu)15寫出硅局部氧化(LOCOS)的基本工藝流程，繪出剖面圖。答：a.熱氧化生長(zhǎng)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(chǎng)氧區(qū)域，橫向的氧化形成鳥嘴結(jié)構(gòu)，通過(guò)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。16硅化物(SALI