集成電路工藝原理(考試題目與答案-廣工版)

1、1、將硅單晶棒制成硅片的過程包括哪些工藝？答：包括：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)/答：切片決定了硅片的四個(gè)重要參數(shù)：晶向、厚度、斜度、翹度和平行度。3、硅單晶研磨清洗的重要性。答：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45、什么是低K 材料？答：低 K 材料：介電常數(shù)比

2、SiO2 低的介質(zhì)材料46、與 Al 布線相比， Cu 布線有何優(yōu)點(diǎn)？答：銅作為互連材料，其抗電遷移性能比鋁好，電阻率低，可以減小引線的寬度和厚度，從而減小分布電容。4、硅片表面吸附雜質(zhì)的存在狀態(tài)有哪些？清洗順序？答：被吸附雜質(zhì)的存在狀態(tài)：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什么要進(jìn)行化學(xué)腐蝕，腐蝕的方法有哪些？答：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 （ CMP-chemical mechanical polishing）包括哪些過程？答：包括：邊緣拋光：分散應(yīng)力，減少微裂紋，降低位錯(cuò)排與滑

3、移線，降低因碰撞而產(chǎn)生碎片的機(jī)會(huì)。表面拋光：粗拋光，細(xì)拋光，精拋光7、 SiO2 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為哪些類型？熱氧化生長的SiO2 屬于哪一類？答：二氧化硅按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將其分為結(jié)晶形跟非結(jié)晶形，熱氧化生長的SiO2 為非結(jié)晶態(tài)。8、何謂摻雜？答：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。9、何謂橋鍵氧，非橋鍵氧？它們對(duì)SiO2 密度有何影響？答：連接兩個(gè) Si O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10、氧

4、化硅的主要作用有哪些？答： 1、作為掩膜， 2、作為芯片的鈣化和保護(hù)膜， 3、作為電隔離膜， 4、作為元器件的組成部分。11、 SiO2 中雜質(zhì)有哪些類型？答：替代式雜質(zhì)、間隙式雜質(zhì)12、熱氧化工藝有哪些？答：有干氧氧化、濕氧氧化、水汽氧化13、影響氧化速率的因素有？答：溫度、氣體分壓、硅晶向、摻雜14、影響熱氧化層電性的電荷來源有哪些類型？降低這些電荷濃度的措施?答： 1）可動(dòng)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?cè)噭?）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

5、火（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(duì)輻照不靈敏的鈍化層可降低15、為何熱氧化時(shí)要控制鈉離子含量？降低鈉離子污染的措施有哪些？答：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?cè)噭?。、熱氧化常見的缺陷有？答：表面缺陷、結(jié)構(gòu)缺陷、氧化層中的電荷17、氧化膜厚度的測定方法？答：雙光干涉法、比色法18、熱擴(kuò)散機(jī)制有哪些？答：替位式擴(kuò)散、填隙式擴(kuò)散、填隙 替位式擴(kuò)散19、擴(kuò)散源有哪些存在形態(tài)？答：擴(kuò)散源有氣態(tài)、

6、液態(tài)、固態(tài)三種有存在形式。20、與擴(kuò)散源相比，離子注入有哪些優(yōu)點(diǎn)？答： 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)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 . 21、什么是溝道效應(yīng)？如何降低溝道效應(yīng)？答：對(duì)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)，其運(yùn)動(dòng)軌跡將不再是無規(guī)則的，而是將沿溝道運(yùn)動(dòng)并且很少受到原子核的碰撞，因此來自靶原子的阻止作用要小得多，而且溝道中的電

7、子密度很低，受到的電子阻止也很小，這些離子的能量損失率就很低。在其他條件相同的情況下，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(duì)大的離子，沿溝道軸向(110)偏離 7 10o；（ 2）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。22、什么是離子注入損傷？有哪些損傷類型？答：離子注入損傷，是指獲得很大動(dòng)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

8、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。23、離子注入后為何退火？其作用是什么？答：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)。24、離子注入主要部件有哪些？答：有離子源、磁分析器、加速器、掃描器、偏束板和靶室。25、離子注入工藝需要控制的工藝參數(shù)及設(shè)備參數(shù)有哪些？答：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)26、

9、何為分辨率、對(duì)比度、 IC 制造對(duì)光刻技術(shù)有何要求？答：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(duì)比度：是評(píng)價(jià)成像圖形質(zhì)量的重要指標(biāo)要求：分辨率越來越高、焦深越來越大、對(duì)比度越來越高、特征線寬越來越小、套刻精度越來越高27、光刻工藝包括哪些工藝？答：底膜處理、涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、刻蝕、去膠、檢驗(yàn)28、影響顯影的主要因素？答：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(dòng)情況29、顯影為何要進(jìn)行檢查？檢查內(nèi)容有哪些？答：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

10、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30、什么是正光刻膠，負(fù)光刻膠？其組成是？答：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31、常見的曝光光源？答：紫外光源、深紫外光源。32、常見的光刻對(duì)準(zhǔn)曝光設(shè)備有？答：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)。34、什么是光敏度，移相掩膜，駐波效應(yīng)？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。移相掩膜：

11、基本原理是在光掩模的某些透明圖形上增加或減少一個(gè)透明的介質(zhì)層，稱移相器，使光波通過這個(gè)介質(zhì)層后產(chǎn)生 180的位相差，與鄰近透明區(qū)域透過的光波產(chǎn)生干涉，抵消圖形邊緣的光衍射效應(yīng)，從而提高圖形曝光分辨率駐波效應(yīng)：在微細(xì)圖形光刻過程中，一般曝光光源為單色或窄帶光源，在由基片、氧化物層和抗蝕劑等組成的多層膜系情況下，由于膜系各層折射率不同，曝光時(shí)入射光將在各層膜的界面處發(fā)生多次反射，在光致抗蝕劑中形成駐波。36、什么是濕法刻蝕，干法刻蝕？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：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)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

12、=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）質(zhì)，從反應(yīng)器中被抽出。，生成物是氣態(tài)物優(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37、實(shí)際生產(chǎn)中為何使用二步擴(kuò)散？濃度分布有何特點(diǎn)？答：兩步工藝分為預(yù)淀積（預(yù)擴(kuò)散）、再分布（主擴(kuò)散）兩步。預(yù)淀積是惰性氣氛下的恒定源擴(kuò)散，目的是在擴(kuò)散窗口硅表層擴(kuò)入總量 Q一定的雜質(zhì)。再分布是氧氣氛或惰性氣氛下的有限源擴(kuò)散，將窗口雜質(zhì)再進(jìn)一步向片內(nèi)擴(kuò)散，目的是使雜質(zhì)在硅中具有一定的表面濃度

13、Cs、分布 C（x）、且達(dá)到一定的結(jié)深 xj 。預(yù)淀積服從余誤差分布，再分布服從高斯函數(shù)分布。38、何謂氧化增強(qiáng)擴(kuò)散，發(fā)散區(qū)推進(jìn)效應(yīng)？產(chǎn)生機(jī)理是?答：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(huì)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

14、進(jìn)效應(yīng)。40、 IC 對(duì)金屬材料特性有何要求？答： 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)象不致引起金屬引線失效， 3、與絕緣體（SiO2）有良好的附著性，4、耐腐蝕， 5、易于淀積和刻蝕，6、易于鍵合，且鍵合點(diǎn)能經(jīng)受長期工作， 7、多層互連要求層與層之間絕緣性好，不互相擴(kuò)散和滲透，要求有一個(gè)擴(kuò)散阻擋層41、 Al 膜制備方法有？答：電阻加熱蒸發(fā)法、電子束蒸發(fā)法、濺射法42、金屬在IC 中的作用有？答： 1、 MOSFET 柵電極材料， 2、互連材料將同一芯片內(nèi)的各個(gè)獨(dú)立的元器件連接成為具有一定功能的電路模塊， 3、接觸材料直接與半導(dǎo)體材料接觸的材料，以及提供與外部相連的連接點(diǎn)43、 Al/Si 接觸中的尖楔現(xiàn)象？答： Al/Si 接觸時(shí)， Si在Al 膜的晶粒間界中快速擴(kuò)散而離開接觸孔的同時(shí)，Al 就向接觸孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，填充因Si離開