微電子工藝學試卷(A卷)及參考答案

姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。三、考生在答題前應先將姓名、學號、年級和班級填寫在指定的方框內(nèi)。姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。三、考生在答題前應先將姓名、學號、年級和班級填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學號所在年級、班級裝訂注意意：線電子科學與技術專業(yè)《微電子工藝學》試卷〔A卷〕題號一二三四總分題分24163030100得分一、判斷以下說法的正誤，正確的在后面括號中劃“√〞，錯誤的在后面括號中劃“×〞〔本大題共12小題，每題2分，共24分〕1、用來制造MOS器件最常用的是〔100〕面的硅片，這是因為〔100〕面的外表狀態(tài)更有利于控制MOS器件開態(tài)和關態(tài)所要求的閾值電壓?！病獭?、在熱氧化過程的初始階段，二氧化硅的生長速率由氧化劑通過二氧化硅層的擴散速率決定，處于線性氧化階段?！病痢?、在一個化學氣相淀積工藝中，如果淀積速率是反響速率控制的，那么為了顯著增大淀積速率，應該增大反響氣體流量?！病痢?、LPCVD緊隨PECVD的開展而開展。由660℃降為450℃，采用增強的等離子體，增加淀積能量，即低壓和低溫。〔×〕5、蒸發(fā)最大的缺點是不能產(chǎn)生均勻的臺階覆蓋，但是可以比擬容易的調(diào)整淀積合金的組分?！病痢?、化學機械拋光(CMP)帶來的一個顯著的質量問題是外表微擦痕。小而難以發(fā)現(xiàn)的微擦痕導致淀積的金屬中存在隱藏區(qū)，可能引起同一層金屬之間的斷路?！病獭?、曝光波長的縮短可以使光刻分辨率線性提高，但同時會使焦深線性減小。如果增大投影物鏡的數(shù)值孔徑，那么在提高光刻分辨率的同時，投影物鏡的焦深也會急劇減小，因此在分辨率和焦深之間必須折衷?！病獭?、外延生長過程中雜質的對流擴散效應，特別是高濃度一側向異側端的擴散，不僅使界面附近濃度分布偏離了理想情況下的突變分布而形成緩變，且只有在離界面稍遠處才保持理想狀態(tài)下的均勻分布，使外延層有效厚度變窄?！病痢?、在各向同性刻蝕時，薄膜的厚度應該大致大于或等于所要求分辨率的三分之一。如果圖形所要求的分辨率遠小于薄膜厚度，那么必須采用各向異性刻蝕。〔×〕10、熱擴散中的橫向擴散通常是縱向結深的75%~85%。先進的MOS電路不希望發(fā)生橫向擴散，因為它會導致溝道長度的減小，影響器件的集成度和性能?！病獭?1、離子注入能夠重復控制雜質的濃度和深度，因而在幾乎所有應用中都優(yōu)于擴散?！病痢?2、側墻用來環(huán)繞多晶硅柵，防止更大劑量的源漏注入過于接近溝道以致可能發(fā)生源漏穿通。〔√〕二、選擇填空。(本大題共8小題，每題2分，共16分。在每題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對得2分，選對但不全的得1分，有選錯的得0分)1、微電子器件對加工環(huán)境的空氣潔凈度有著嚴格的要求。我國潔凈室及潔凈區(qū)空氣中懸浮粒子潔凈度標準GB50073-2001m的懸浮粒子的最大允許個數(shù)為〔B〕A、35；B、100；C、102；D、237。2、采用二氧化硅薄膜作為柵極氧化層，是利用其具有的〔A、D〕A、高電阻率；B、高化學穩(wěn)定性；C、低介電常數(shù)；D、高介電強度。3、如果淀積的膜在臺階上過度地變薄，就容易導致高的膜應力、電短路或者在器件中產(chǎn)生不希望的〔A〕。A.誘生電荷B.鳥嘴效應C.陷阱電荷D.可移動電荷4、浸入式光刻技術可以使193nm光刻工藝的最小線寬減小到45nm以下。它通過采用折射率高的液體代替透鏡組件間的空氣，到達〔D〕的目的。A、增大光源波長；B、減小光源波長；C、減小光學系統(tǒng)數(shù)值孔徑；D、增大光學系統(tǒng)數(shù)值孔徑。5、刻蝕是用化學方法或物理方法有選擇地從硅片外表去除不需要材料的工藝過程，其根本目標是〔B〕。A.有選擇地形成被刻蝕圖形的側壁形狀B.在涂膠的硅片上正確地復制掩膜圖形C.變成刻蝕介質以形成一個凹槽D.在大于3微米的情況下，混合發(fā)生化學作用與物理作用6、雜質在硅晶體中的擴散機制主要有兩種，分別是間隙式擴散機制和替代式擴散機制。雜質只有在成為硅晶格結構的一局部，即〔A〕，才有助于形成半導體硅。A.激活雜質后B.一種物質在另一種物質中的運動C.預淀積D.高溫多步退火7、離子注入過程是一個非平衡過程，高能離子進入靶后不斷與原子核及其核外電子碰撞，逐步損失能量，最后停下來。停下來的位置是隨機的，大局部不在晶格上，因而沒有〔A〕。A.電活性B.晶格損傷C.橫向效應D.溝道效應8、對于CMOS晶體管，要得到良好受控的閾值電壓，需要控制〔A、B、C、D〕等工藝參數(shù)。A、氧化層厚度；B、溝道中摻雜濃度；C、金屬半導體功函數(shù)；D、氧化層電荷。三、簡明答復以下問題〔本大題共3小題，第1、2小題各9分，第3小題12分，共30分〕姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。三、考生在答題前應先將姓名、學號、年級和班級填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚。可舉手向監(jiān)考教師詢問。學號所在年級、班級裝訂注意意：線答：〔1〕 擴散區(qū)。擴散區(qū)一般認為是進行高溫工藝及薄膜淀積的區(qū)域。主要設備：高溫擴散爐：1200℃，能完成氧化、擴散、淀積、退火以及合金等多種工藝流程。濕法清洗設備?！?〕光刻。把臨時電路結構復制到以后要進行刻蝕和離子注入的硅片上。主要設備：涂膠/顯影設備，步進光刻機?！?〕刻蝕。用化學或物理方法有選擇地從硅片外表去除不需要材料，在硅片上沒有光刻膠保護的地方留下永久的圖形。主要設備：等離子體刻蝕機，等離子去膠機，濕法清洗設備。〔4〕離子注入。主要功能是摻雜。主要設備：離子注入機、等離子去膠機、濕法清洗設備?！?〕薄膜生長。介質層和金屬層的淀積。主要設備：CVD工具、PVD工具、SOG〔spin-on-glass〕系統(tǒng)、RTP系統(tǒng)、濕法清洗設備?！?〕拋光?；瘜W機械平坦化是一種外表全局平坦化技術，通過化學反響和機械磨擦去除硅片外表層，以使硅片外表平坦利于后續(xù)工藝的展開。主要設備：拋光機，刷片機〔waferscrubber〕，清洗裝置，測量裝置?！哺?.5分〕2、右圖為鋁金屬化與銅金屬化工藝的比擬。識別并描述每個工藝步驟。答：〔a〕鋁金屬化工藝下層鋁導線層間絕緣介質沉積/平坦化通孔刻蝕通孔填充，形成鎢插塞上層鋁淀積上層鋁導線刻蝕〔b〕銅金屬化工藝下層銅導線層間絕緣介質沉積/平坦化銅導線槽刻蝕通孔刻蝕銅填充〔電鍍/化學鍍〕化學機械拋光〔CMP〕，去除多余的銅。3、識別右圖所示工藝，寫出每個步驟名稱并進行描述。答：右圖所示工藝每個步驟名稱為：1氣相成底膜：清洗、脫水，脫水烘焙后立即用HMDS進行成膜處理，起到粘附促進劑的作用。2采用旋轉涂膠的方法涂上液相光刻膠材料。3軟烘：其目的是除去光刻膠中的溶劑。4對準和曝光：掩模板與涂了膠的硅片上的正確位置對準。然后將掩模板和硅片曝光。5曝光后烘焙：深紫外〔DUV〕光刻膠在100-110℃的熱板上進行曝光后烘焙。6顯影：是在硅片外表光刻膠中產(chǎn)生圖形的關鍵步驟。7堅膜烘焙：要求會發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，提高光刻膠對硅片外表的粘附性。8顯影后檢查：目的是找出光刻膠有質量問題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足標準要求。〔各1.5分〕四、計算題〔本大題共3小題，第1小題6分，第2小題9分，第3小題15分，共30分〕1、假設某項化學氣相淀積工藝受反響速率控制，在700℃和800℃時的淀積速率分別為500?/min和2000?/min，請計算在900℃下的淀積速率是多少？實際測量發(fā)現(xiàn)900℃下淀積速率遠低于計算值，說明什么？怎樣證明？〔化學氣相淀積的反響速率常數(shù)4×10-5eV/K〕解：如果淀積工藝受反響速率控制，那么反響速率R∝反響速率常數(shù)ks，于是有：從而得到：，解出：R900＝6313?/min如果實際淀積速率遠低于計算得到的淀積速率，那么很有可能在900℃下，淀積過程已經(jīng)不是反響速率控制，而是由質量輸運控制。證明方法：在900℃下，改變反響氣體的流量，如果淀積速率有明顯的改變，那么證明淀積速率由質量輸運控制。姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。三、考生在答題前應先將姓名、學號、年級和班級填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學號所在年級、班級裝訂注意意：線2、最初只知道一個特殊的硅器件摻雜是用離子注入方法制備的，后經(jīng)過測量得知:外表雜質濃度為4×姓名一、密封線內(nèi)不準答題。二、姓名、學號不許涂改，否那么試卷無效。三、考生在答題前應先將姓名、學號、年級和班級填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學號所在年級、班級裝訂注意意：線解：〔2分〕〔2分〕〔2分〕〔3分〕3、證明對于長時間氧化過程，SiO2生長厚度與時間的關系可以簡寫成：；對于短時間氧化過程，那么可以表示為某些工藝需要厚度為1000?的柵氧化層，如果在1000°C下進行干氧氧化且沒有初始氧化層，氧化需進行多長時間？如果在相同條件下分兩步生長氧化層，每次生長厚度為500?，計算每步氧化所需時間。(1000°μm，B=0.0117μm2/h)(14分)解：證明：tox2+Atox=B 〔3分〕 當t>