2010 微電子工藝復(fù)習(xí)提綱102

1、2008級微電子工藝復(fù)習(xí)提綱一、襯底制備1. 硅單晶的制備方法。直拉法 懸浮區(qū)熔法2. 晶圓的處理工藝，晶圓晶向的表征方法。切：沿（100）或（111） 磨：機(jī)械研磨，消除劃痕 拋；化學(xué)拋光 3. 理解最大固濃度的概念，硅的雜質(zhì)源和摻雜特點(diǎn)。固濃度，雜質(zhì)B在晶體A中最大的溶解濃度，最大固濃度給雜質(zhì)擴(kuò)散設(shè)置了表面最大濃度；P 1021 B 1019二、外延生長1. 外延的定義和外延的幾種方法。在晶格襯底上生長一層單晶膜；氣相 固相 液相2. 四氯化硅氫氣還原法外延制備硅的技術(shù)，理解溫度、反應(yīng)劑濃度、襯底晶向?qū)ιL速率的影響。書P186溫度：高溫區(qū)，單位時間反應(yīng)劑輸運(yùn)到襯底表面的數(shù)量，質(zhì)量輸運(yùn)，實(shí)

2、際外延溫度；低溫區(qū)，生長速率由化學(xué)反應(yīng)快慢決定。反應(yīng)劑濃度：四氯化硅濃度較低時，硅原子釋放速度遠(yuǎn)小于成長速度，化學(xué)反應(yīng)控制外延生長速率；當(dāng)四氯化硅濃度達(dá)到一定程度，硅原子釋放速率大于生長速率，排列生長的速率控制外延生長速率。到四氯化硅濃度大于0.28時，只存在腐蝕反應(yīng)。襯底晶相：不同晶面的鍵密度不同，鍵合能力存在差別，對生長速率產(chǎn)生影響，鍵密度大，鍵合能力強(qiáng)，外延層生長速率就相對快。3. 理解硅的外延生長模型解釋硅外延生長為平面生長技術(shù)。書P184平臺 扭轉(zhuǎn) 臺階 吸附原子在扭轉(zhuǎn)位置最為穩(wěn)定，在繼續(xù)生長過程中，更多吸附原子會遷移到扭轉(zhuǎn)位置，從而加入生長的薄膜中。4. 硅外延多晶與單晶生長條件。

3、任意特定淀積溫度下，存在最大淀積率，超過最大淀積率生成多晶薄膜，低于最大淀積率，生成單晶外延層。三、薄膜制備1-氧化1. 干法氧化，濕法氧化和水汽氧化三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。干法氧化：干燥純凈氧氣濕法氧化：既有純凈水蒸汽有又純凈氧氣水汽氧化：純凈水蒸汽 速度 均勻重復(fù)性 結(jié)構(gòu) 掩蔽性 干氧 慢 好 致密 好濕氧 快 較好 中 基本滿足水汽 最快 差 疏松 差2. 理解氧化厚度的表達(dá)式和曲線圖。二氧化硅生長的快慢由氧化劑在二氧化硅中的擴(kuò)散速度以及與硅反應(yīng)速度中較慢的一個因素決定；當(dāng)氧化時間很長時，拋物線規(guī)律，當(dāng)氧化時間很短時，線性規(guī)律。3. 溫度、氣體分壓、晶向、摻雜情況對氧化速率的影響。溫度：指數(shù)關(guān)

4、系，溫度越高，氧化速率越快。氣體分壓：線性關(guān)系，氧化劑分壓升高，氧化速率加快晶向：（111）面鍵密度大于（100）面，氧化速率高；高溫忽略。摻雜：摻雜濃度高的氧化速率快；硼集中在二氧化硅中，增加非橋氧鍵的數(shù)目，加快氧在二氧化硅中的擴(kuò)散，即拋物線性增長；磷集中在靠近硅表面的硅，加快線性氧化速率。4. 理解采用干法熱氧化和摻氯措施提高柵氧層質(zhì)量這個工藝。摻氯改善二氧化硅特性，提高氧化質(zhì)量。氯可以與硅中的可動金屬離子，尤其是鈉反應(yīng)生成金屬氯化物而揮發(fā)出去；氯源多為氯化氫；干法氧化中摻氯使氧化速率可提高1%-5%。四、薄膜制備2-化學(xué)氣相淀積CVD1. 工藝中影響臺階覆蓋、間隙填充的圖形保真度的因素。

5、 到達(dá)角，反應(yīng)劑的表面遷移率2. 三種常用的化學(xué)氣相淀積方式，在臺階覆蓋能力，呈膜質(zhì)量等各方面的優(yōu)缺點(diǎn)。 常壓化學(xué)氣相淀積APCVD：操作簡單 淀積速率快，臺階覆蓋性和均勻性差 低壓化學(xué)氣相淀積LPCVD：臺階覆蓋性和均勻性好，對反應(yīng)式結(jié)構(gòu)要求不高，速率相對低，工作溫度相對高，有氣缺現(xiàn)象 PECVD：溫度低，速率高，覆蓋性和均勻性好，主要方式。3. CVD的Grove模型提出的影響薄膜淀積速率的兩個因素。 淀積速率與反應(yīng)劑濃度或氣相中反應(yīng)劑的摩爾百分比成正比；當(dāng)前二者一定時，有氣相質(zhì)量輸運(yùn)系數(shù)與表面化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)中較小的決定；高溫情況下，為質(zhì)量輸運(yùn)控制，速率變化相對平緩，低溫情況下，為表面化

6、學(xué)反應(yīng)控制，對溫度變化敏感。4. 本征SiO2，磷硅玻璃PSG，硼磷硅玻璃BPSG的特性和在集成電路中的應(yīng)用。 USG：臺階覆蓋好，黏附性好，擊穿電壓高，均勻致密；介質(zhì)層，掩模(擴(kuò)散和注入)，鈍化層，絕緣層。 PSG：臺階覆蓋更好，吸濕性強(qiáng)，吸收堿性離子 BPSG：吸濕性強(qiáng)，吸收堿性離子，金屬互聯(lián)層還有用（具體再查書）。5. 熱生長SiO2和CVD淀積SiO2膜的區(qū)別。 熱生長：氧來自氣態(tài)，硅來自襯底，質(zhì)量好 CVD淀積：低溫 高生長率，氧和硅源均來自氣態(tài)五、薄膜制備3-物理氣相淀積PVD1. 兩種真空蒸發(fā)方法和區(qū)別。電阻加熱：結(jié)構(gòu)簡單 價廉易做電子束加熱：熱效率高 純度高2. 濺射的不同的種

7、類。濺射與真空蒸發(fā)的比較。直流濺射 射頻濺射 磁控濺射；真空蒸發(fā)，淀積速率快濺射，淀積化學(xué)成分容易控制，附著性好3. 等離子體的概念，高能粒子與芯片表面作用會發(fā)生的情況。六、擴(kuò)散和離子注入1. 費(fèi)克擴(kuò)散方程。2. 恒定表面源擴(kuò)散和恒定雜質(zhì)總量兩種擴(kuò)散方式下結(jié)深及雜質(zhì)總量的計算。 以下給出五道例題，請大家注意，能自己做出來。(1) 已知N-Si襯底NB=1015cm-3,在1150作硼再分布擴(kuò)散后測得Xj=2.5m, NS=2×1019cm-3, D=6×10-13 cm2/s, 求擴(kuò)散時間t=_min.(只保留整數(shù)部分)擴(kuò)散時間為44min.(2) 已知N-Si襯底NB=1

8、015cm-3，硼預(yù)擴(kuò)散溫度為1000，D=2×10-14cm2/s ,時間為20min,Ns=4×1020cm-3, 求通過單位表面積擴(kuò)散到硅片內(nèi)部得雜質(zhì)總量Q=_×1015cm-2.(答案保留三位有效數(shù)字)雜質(zhì)總量為2.21_×1015cm-2。(3) 某數(shù)字集成電路的埋層采用銻源箱法擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為1200，擴(kuò)散時間為2小時，試求n+埋層的厚度為_m。已知Ns=6.4×1019cm-3, NB=2×1015cm-3，D=3×10-13cm2/s, erfc-1(3.125×10-5)=2.9.n+埋層的厚度為

9、_2.69_m(4) 某硅晶體管基區(qū)硼預(yù)淀積的溫度為950，襯底NB=2×1015cm-3，要求預(yù)淀積后的方塊電阻為80/，試確定預(yù)淀積所需要的時間為_min.（保留整數(shù)）已知電阻率=660·cm-1, Ns=4×1020cm-3, erfc-1(2.5×10-5)=2.95 ,D=5×10-15cm2/s. 計算得到預(yù)淀積時間為34min。(5) 某集成電路采用的n型外延層襯底濃度為NB=2×1016cm-3，晶體管基區(qū)硼預(yù)淀積的溫度為950，時間為10min, NS1=4×1020cm-3,D1=5×10-15

10、cm2/s, erfc-1(5×10-5)=2.89, 再分布的溫度為1180，D2=1×10-12cm2/s, 時間30分鐘. 試求再分布后的結(jié)深為_m。（答案保留三位有效數(shù)字）。預(yù)淀積后的雜質(zhì)總量為再擴(kuò)散后的雜質(zhì)分布為當(dāng)NS2=NB時，結(jié)深為2.12um。3. 理解硅擴(kuò)散中擴(kuò)硼（B），擴(kuò)磷（P），擴(kuò)砷（As）的圖像。4. 理解擴(kuò)散工藝中，時間t和溫度T對摻雜濃度和結(jié)深的影響。（用于理解下一題）5. 理解離子注入的優(yōu)勢在于：注入離子劑量和注入能量分別控制摻雜濃度和形成的結(jié)深。6. 離子注入過程中可能出現(xiàn)的溝道效應(yīng)及解決辦法。離子注入方向平行于一晶向方向，能量損失小，注入深

11、度大，形成溝道效應(yīng)覆蓋一層非晶體表面層硅晶片傾斜，典型傾斜角度為7度在硅晶片表面制造一損傷的表層7 集成電路工藝中阱注入，源漏注入，閾值電壓調(diào)整和LDD工藝中分別會采用的離子注入工藝條件?？吹?章8 對離子注入工藝引入的損傷進(jìn)行處理，雜質(zhì)激活所采用的退火工藝。掌握普通熱退火和快速熱退火的區(qū)別。普通熱退火：1530min 退火時間長 清楚缺陷不完全 雜質(zhì)激活率不高 擴(kuò)散效應(yīng)增強(qiáng)快速熱退火：時間短 先熔化再結(jié)晶 雜質(zhì)來不及擴(kuò)散 9 理解硼（B）和磷（P）的退火特性。書P108B：分成三個區(qū)域，第二個區(qū)域500-600度時，B原子遷移或被結(jié)合到缺陷團(tuán)中，電激活比例下降，600度附近達(dá)到最低值。P：無

12、定形既非晶層存在一激活率穩(wěn)定的溫度區(qū)域，非無定形則始終隨溫度變化七、光刻與刻蝕1. 現(xiàn)代光刻工藝的基本步驟。涂膠 前烘 曝光 顯影 堅膜 刻蝕 去膠2. 正膠和負(fù)膠的區(qū)別。正膠：感光的區(qū)域在顯影后溶解掉，沒有感光的區(qū)域不溶解，形成正影像，分辨率高負(fù)膠：沒有感光的區(qū)域在顯影后溶解掉，形成負(fù)影像，分辨率低3. 三種曝光方法的優(yōu)缺點(diǎn)，投影步進(jìn)光刻機(jī)的優(yōu)勢。接觸式曝光：引入大量工藝缺陷，成品率低，掩模版壽命短接近式曝光：分辨率不高，不損傷掩模版投影式曝光：無工藝缺陷，掩模板損傷小，可做到1um4. 理解光刻的分辨率和特征尺寸的概念。分辨率R：表示每mm內(nèi)能刻蝕出可分辨的最多線條數(shù)特征尺寸：光刻工藝中可

13、達(dá)到的最小光刻圖形尺寸5. 理解光刻工藝對曝光強(qiáng)度，曝光深度和曝光劑量的要求。6. 濕法腐蝕與干法刻蝕各自的特點(diǎn)。濕法腐蝕：操作簡單產(chǎn)量大，各向同性，需要控制腐蝕溶液濃度，時間，溫度，攪拌方法等，適用于3um以上，危險性大干法刻蝕：分為等離子刻蝕（選擇性好）和濺射刻蝕（各向異性）7. 硅的濕法腐蝕液和V型槽的腐蝕，SiO2的濕法腐蝕方法。硅濕法腐蝕:腐蝕液，硝酸（氧化劑） 氫氟酸 水或醋酸（稀釋劑）的混合液V型槽腐蝕：KOH水溶液與異丙醇混合液對（100）晶向腐蝕二氧化硅：用氫氟酸做腐蝕液，加入氟化氨作為緩沖劑8. 干法刻蝕通常將離子刻蝕和濺射刻蝕結(jié)合，保證刻蝕的各向異性和選擇性。常用的干法刻

14、蝕系統(tǒng)：RIE，ICP，ECR等。RIE：反應(yīng)離子刻蝕 ICP ECR：高密度等離子體刻蝕（不知道這倆的區(qū)分）八、金屬化1. 在接觸層和互聯(lián)層常用的金屬薄膜，理解經(jīng)常出現(xiàn)的鋁楔和電遷移的現(xiàn)象。2. 金屬化的一般工藝流程、理解Polycide、Salicide的概念。3. 局部平坦化技術(shù)：BPSG/PSG回流，光刻膠回刻、SOG回刻等4. 化學(xué)機(jī)械拋光CMP技術(shù)九、典型工藝流程1. 埋層雙極晶體管的制作流程，理解埋層的作用及工藝制備中需要注意的問題。2. BJT多晶硅發(fā)射極和基區(qū)自對準(zhǔn)工藝。3. MOS自對準(zhǔn)多晶硅柵源漏工藝。4. MOS工藝?yán)锏膫?cè)墻工藝，LDD工藝，金屬硅化物Saliside工藝。5. CMOS的簡要工藝流程：阱，隔離，柵（閾值電壓調(diào)整，LDD），自對準(zhǔn)源柵漏，金屬化（接觸層，互連層），鈍化。6. 識別給出的具體器件（標(biāo)準(zhǔn)埋層BJT，自對準(zhǔn)多晶硅基區(qū)和發(fā)射區(qū)