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1、硅集成电路温习资料硅集成电路工艺基础考试温习题，完全更新版。;：陈萌的日志集成电路工艺基础温习提纲氧化1、sio2的特性二氧化硅对硅的粘附性好，化学性质比拟稳定，绝缘性好2、sio2的构造，分为哪两种结晶形与不定形二氧化硅3、什么是桥键氧和非桥键氧连接两个Si-o四面体的氧称为桥键氧；只与一个硅连接的氧称为非桥键氧。4、在无定形的sio2中，si、o那个运动能力强，为何？氧的运动同硅相比更容易些；由于硅要运动就必须打破四个si-o键，但对氧来讲，只需打破两个si-o键，对非桥键氧只需打破一个si-o键。5、热氧化法生长sio2经过中，氧化生长的方向是什么？在热氧化法制备sio2的经过中，是氧或
2、水汽等氧化剂穿过sio2层，到达si-sio2界面，与硅反响生成sio2，而不是硅向sio2外外表运动，在外表与氧化剂反响生成sio26、Sio2只与什么酸、碱发生反响？只与氢氟酸、强碱溶液发生反响7、杂质在sio2中的存在形式，分别给与描绘解释，各自对sio2网络的影响能替代si-o四面体中心的硅，并能与氧构成网络的杂志，称为网络构成者；存在于sio2网络间隙中的杂志称为网络改变者。8、水汽对sio2网络的影响水汽能以分子态形式进入sio2网络中，并能和桥键氧反响生成非桥键氢氧基，本反响减少了网络中桥键氧的数目，网络强度减弱和疏松，使杂志的扩散能力加强。9、为何选用sio2作为掩蔽的原因，能
3、否能够作为任何杂质的掩蔽材料为何？10、制备sio2有哪几种方法？热分解淀积法，溅射法，真空蒸发法，阳极氧化法，化学气相淀积法，热氧化法等。11、热生长sio2的特点硅的热氧化法是指硅与氧气或水汽等氧化剂，在高温下经化学反响生成sio212、生长一个单位厚度的sio2需要消耗0.44个单位的si13、热氧化分为哪几种方法？各自的特点是什么？干氧氧化是指在高温下，氧气与硅反响生成sio2。水汽氧化是指在高温下，硅与高纯水长生的蒸汽反响生成sio2。湿氧氧化的氧化剂是通过高纯水的氧气，高纯水一般被加热到95摄氏度左右。14、实际生产中选用哪种生长方法制备较厚的sio2层？采用干氧-湿氧-干氧相结合
4、的氧化方式15、由公式2.24，2.25分析两种极限情况，给出解释其一是当氧化剂在sio2中的扩散系数Dsio2很小时Dsio2（ksx0，则的Ci0，C0C*，在这种情况下，sio2的生长速率主要由氧化剂在sio2中的扩散速度所决定，称这种极限情况为扩散控制；其二，假如扩散系数Dsio2很大，则C1=C0=C*/1+ks/h，sio2生长速率由si外表的化学反响速度控制，称这种极限情况为反响控制。16、热氧化速率受氧化剂在sio2的扩散系数和与si的反响速度中较快还是较慢的影响？较慢的一个因素决定17、sio2生长厚度与时间的关系，分别解释x02+Ax0=Bt+，当氧化时间很长，即t）和t）
5、A2/4B时，则x02=Bt+，这种情况下的氧化规律称抛物型规律，B为抛物型速率常数，sio2的生长速率主要由氧化剂在sio2中的扩散快慢决定；当氧化时间很短，即t+（A2/4B，则x0=Bt+/A，这种极限情况下的氧化规律称线性规律，B/A为线性速率常数，详细表达式B/A=-kshc*/(ks+h)N1。18、氧化速度与氧化剂分压、温度成正比?19、晶向对氧化速率的影响当氧化温度升高时，晶面取向对线性氧化速率的影响在减小，甚至消失；假如氧化时间很长，晶面取向对线性氧化速率的影响也就根本不起作用。20、解释图2.1521、什么是位阻现象？生成反响物本身的阻挡价键与反响外表的倾角导致反响不能流畅
6、无阻地进行的现象。22、什么是分凝现象？解释硼对氧化速率的影响si氧化后本来在si中的杂质跑入其他材料重新排列叫做分凝现象；在分凝经过中有大量的硼从硅中进入并停留在sio2中，因此sio2中非桥键氧的数目增加，进而降低了sio2的构造强度，氧化剂不但容易进入sio2，而且穿过sio2的扩散能力也增加，因而抛物型速率常数明显增大，而对线性速率常数没有明显的影响。23、为了准确控制干氧试验为何选用液态氧源？24、纳和氯对氧化的影响当氧化层中假如含有高浓度钠时，则线性和抛物型氧化速率都明显变大；在干氧氧化的气氛中加氯，氧化速率常数明显变大。25、sio2和si-sio2界面中的四种类型电荷，解释可动
7、离子电荷的主要存在形式和危害可动离子电荷、氧化层固定电荷、界面陷阱电荷、氧化层陷阱电荷；主要以网络改变者形式存在、荷正电的碱金属离子；阈值电压的不稳定、局部电场加强、mos管低击穿。26、描绘b-t试验实验步骤：1、初测2、加正电压并保持300测量FB=Nm/qc0x扩散1、什么是扩散？扩散室将一定数量的某种杂志掺入到硅晶体中或其他半导体晶体中去，以改变点选性质。并视掺入的杂志数量，分布形式和深度都知足2、扩散的几种形式间隙式和替位式扩散3、什么是间隙式杂质，间隙式杂质的跳跃几率表达式存在于晶格间隙的杂质称为间隙式杂质表达式：Pi=0e-wi/kT4、什么是替位式杂质，替位式杂质的跳跃几率表达
8、式占据晶格位置的外来原子称为替位式杂质，表达式：P=0exp(wv+ws)/kT.5、为何替位式杂质的运动相比间隙式杂质运动更为困难？由于替位式杂质首先要在近邻出现空位，同时还要求靠热涨落获得大于势垒高度Ws的能量才能实现替位运动。6、菲克第一定律表述形式J=-D?C(x，t)/?x表述为：杂质在扩散流密度J正比于杂质浓度梯度，比例系数D定义为杂质在基体中的扩散系数7、怎样由菲克第一定律推出扩散系数的表达式推导：在单位时间内，替位原子由x-a/2处单位面积上跳跃x+a/2处的粒子数目为：Cx-a/2，tPva，而由x+a/2处单位面积上跳到x-a/2处的粒子数目为：Cx+a/2，tPva，在t
9、时刻，通过x处单位面积的净粒子数目，即粒子流密度为：Jx，t=Cx-a/2，tPva-Cx+a/2，tPva=-a2Pv?Cx，t/?x，由它与菲克第一定律比拟：D=a2Pv，则：D=a20exp-Ws+Wv/kT=D0exp-E/kT8、菲克第二定律的表达式?C(x，t)/?t=?(D?C(x,t)/?t)/?x9、扩散的两种经典模型，各自的边界条件和初始条件恒定外表源扩散：边界条件：、C0，t=Cs，、C，t=0；初始条件：Cx，0=0，x0；有限外表源扩散：边界条件：、Cx，0=0，xh，、C，t=0，初始条件：Cx，0=Cs0=Q/h，0xh。10、恒定源扩散的杂质浓度服从什么分布，其
10、缺点？余误差函数分布，缺点很难通过温度来到达控制外表浓度Cs的目的。11、有限外表源扩散杂质浓度服从什么分布？任何时刻的外表浓度是什么？高斯函数分布，Cst=C0，t=Q/Dtp012、为何要用两步扩散法？希望得到低外表浓度的掺杂，但高温下杂质将发生固溶，使得外表浓度Cs大大高于预期值。13、解释为何在氧化层下方扩散能力得到加强？通过空位和间隙两种机制，在氧化界面附近产生大量间隙原子，过剩的间隙原子向内扩散同时，不断与空位复合，过剩的间隙原子浓度随温度而降低，外表处过剩间隙原子和替位原子互相作用，以替位-间隙交替运动。14、什么是二维扩散？工艺生产中有什么启示横向扩散与纵向扩散同时进行的扩散称
11、为二维扩散。启示：由于横向扩散的存在，实际扩散区域要比二氧化硅窗口的尺寸大，其后果是硅内扩散区域之间的实际距离比由光刻版所确定的尺寸要小。离子注入1、离子注入的主要特点优于扩散的纯度高；准确控制注入到硅中的掺杂原子数目；低温，工艺灵敏对化合物半导体伤害小；掺杂深度可通过控制离子束能量高低来实现；衬底温度较低；不受杂质在衬底材料中的固溶度限制；横向效应比热扩散小。2、什么是lss模型注入离子在靶内的能量损失分为两个相互独立的经过：1、核碰撞核阻止，2、电子碰撞电子阻止，总能量损失是他们的和。3、核阻止和电子阻止分别可视为哪两种模型？核阻止在电子屏蔽和库仑力作用下的弹性小球碰撞；电子阻止类似于黏滞
12、气体的阻力。4、解释图4.2、4.55、注入离子的能量分为三个区域，分别作出解释低能区：在这个区域中核阻止本领占主要地位，电子阻止能够被忽略。中能区：在一个比拟宽的区域中，核阻止本领和电子阻止本领同等重要，必须同时考虑。高能区：在这个区域中，电子阻止本领占主要地位，核阻止本领能够忽略。6、什么是沟道效应？怎么避免？当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，就会出现注入深度大于在无定形靶中的深度的现象叫沟道效应。第一、偏移晶向一定的角度；第二、在靶材料外表覆盖一层无定形材料薄膜。7、离子注入如何构成浅结？预先非晶化是一种是吸纳浅洁的比拟理想方法。在注入离子之前，先以重离子高剂量注入，使硅外表变为
13、非晶的外表层，这种方法能够是沟道效应减到最小，与重损伤注入层相比，完全非晶化层在退火后有更好的晶体质量。8、注入离子与靶原子碰撞时出现的几种情况第一、若传递能量Ed，那么，就不可能有移位原子产生。被碰原子只在平衡位置振动，将获得的能量以振动能的形式传递给近邻原子，表现为宏观的热量。第二、在碰撞经过中，靶原子获得的能量大于Ed而小于2Ed，那么被碰原子本身能够离开晶格位置。称为移位原子，并留一个空位。第三、被碰原子本身移位之后，还具有很高的能量，在它的运动经过中，还能够使它碰撞的原子发生移位。9、什么是级联碰撞？移位原子与入射离子碰撞而发生移位的原子，称为第一级反冲原子。与第一级反冲原子碰撞而移
14、位的原子称为第二级反冲原子，依次类推，这种不断碰撞的现象叫级联碰撞。10、注入离子在si衬底产生哪几种损伤？第一、在本来为完美晶体的硅中产生孤立的点缺陷或者缺陷群；第二、在晶体中构成局部的非晶区域；第三、由于注入离子引起损伤的积累而构成非晶层。11、以B和AS为例计算80kev的轻离子与重离子对si衬底产生的损伤百分比12、离子注入产生哪几种损伤？第一、简单晶格缺陷；第二、非晶层13、退火的目的是什么？消除晶格损伤，并使注入的杂质转入替位位置以实现它激活。14、什么是热退火？假如将注入有离子的硅片在一定温度下，经过适当时间的热处理，则Si片中的损伤就可能部分或绝大部分得到消除，少数载流子的寿命
15、以这迁移率也会不同程度的得到恢复，掺入的杂质也得到一定比例的激活，这样的处理经过叫热退火。15、热退火的机理分无定形和非无定形区域两种作用机理，见笔记16、解释图4.17教材108页17、常规退火的缺点快速退火的目的不能完全消除缺陷，而且又会产生二次缺陷，高剂量注入时的电激活率也不够高；增加外表污染，杂质再分布，毁坏了离子注入技术固有优点，硅片变形。18、离子注入机中，如何选择所需要的离子？离子源离子分析器加速管扫描系统工艺室19、什么是硅片充电？怎样解决二次电子喷淋？20、假如电荷数为1的正离子，在电势差200kev的电场中运动，它的能量是多少？21、什么是投影射程？cvd1、cvd的基本步
16、骤1、反响剂气体以合理的流速被输送到反响室内，气流从入口进入反响室并以平流形式向出口流动；2、反响剂从主流区以扩散方式通过边界层到达衬底外表，边界层是主气流区与硅片外表之间气流速度遭到扰动的气体薄层；3、反响剂被吸附在硅片的外表，成为吸附原子；4、吸附原子在衬底外表发生化学反响，生成薄膜的基本元素并淀积成薄膜；5、化学反响的气态副产物和未反响的反响剂离开衬底外表，进入流区被排除系统。2、cvd必须知足的几点要求1、在淀积温度下，反响剂必须具备足够高的蒸汽压；2、处淀积物外，反响的其他产物必须是挥发性的；3、淀积物本身必须具有足够低的蒸汽压，这样才能保证在整个淀积经过中，薄膜能够始终留在衬底外表
17、上；4、薄膜淀积所用的时间应该尽量短以知足高效率和低成本的要求；5、淀积温度必须足够低以避免对先前工艺产生影响；6、CVD不允许化学反响的气态副产物进入薄膜中；7、化学反响应该发生在被加热的衬底外表，假如在气相发生化学反响，将导致过早核化，降低了薄膜的附着性和密度，增加了薄膜的缺陷，降低了淀积速度，浪费反响气体。3、边界层理论中描绘了两个梯度，分别是什么？怎么产生的？由于气体压力产生摩擦力气流运动速率下降垂直于气流运动方向产生一个速度梯度；化学反响外表反响气体浓度下降垂直于气流运动反向产生一个浓度梯度。1、气相输运经过2、外表化学反响经过。4、Cvd经过主要遭到那两个工艺控制?1、气相输运经过
18、2、外表化学反响经过。5、由公式6.7解释两种极限情况p-1426、公式6.9和6.11的两个重要结论G与Cg成正比，G与Y成正比；在Cg或者Y常数时，薄膜淀积速率将由ks和hg中较小的一个决定。7、结合图6.6、6.7解释温度和输运系数hg对淀积速率的影响T对G，T）时，ks）hg质量输运控制；T（时，ks（hg外表化学控制；hg的影响，G增加，增大um或降低ss8、Grove模型给出了我们哪两种思路的cvd系统1、外表化学反响控制CVD；2、质量输运控制CVD。光刻1、为何光刻是半导体工艺中最为重要的一个环节？2、Ulsi中对光刻的几点要求1、高分辨率2、高灵敏度的光刻胶3、低缺陷4、精细
19、的套刻对准5、对大尺寸硅片的加工。3、涂胶前的si片处理方法一般需要经过脱水烘焙并涂上用来增加光刻胶与硅片附着能力的化合物。4、一般采用哪种方式涂胶？转速对涂胶有什么影响？旋转涂胶；选择不同的光刻胶盒适宜的旋转速度能够得到所对应工艺所需胶膜。5、前烘的作用三点1、去除部分溶剂2、降低应力3、降低玷污。6、前烘时间和温度控制不适宜对光刻的影响温度过低溶剂含量高，延长前哄时间，降低工作效率。温度过高胶变性。7、最优的前烘技术是？真空热平板烘烤8、曝光的工艺原理p2141正胶：DQ(曝光)乙炔酮ICA羧酸显影液，碱性中和反响2负胶，树脂戊二烯有机溶剂，光照，感光剂自由基连接戊二烯构成交联9、影响显影
20、效果的主要因素1曝光时间2前烘的温度和时间3光刻胶的膜厚4显影液的浓度5显影液的温度6显影液的搅动情况等10、坚膜的主要作用除去光刻胶中剩余的溶剂，加强光刻胶对硅片外表的附着力，同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入经过中的抗蚀性和保护能力。11、分别描绘去胶的几种方法湿法和干法12、列出光刻胶的基本属性13、解释图8.8、8.9、8.10p-22614、干法和湿法腐蚀的各自优缺点湿法：优点：1、操作简单；2、成本低缺点：1、形貌不好控，不合适大高度图形加工。干法：优点：图形形貌好，缺点：成本高，损伤。金属化与多层互连1、金属化的用处栅电极材料作为器件的一个组成部分，对器件的性能起着重要作用，互连材料
21、其作用是将同一芯片内部各个独立的元器件连接成具有一定功能的电路模块接触材料直接与半导体材料接触，并提供电路模块与外部的连接点多晶硅可通过改变掺杂的类型和浓度来调节功函数，多晶硅与栅氧化层又具有很好的界面特性，而且多晶硅栅工艺还具有源漏自对准等特点。2、集成电路中金属材料的基本要求1、与n+，p+硅或多晶硅能构成低阻的欧姆接触，即金属硅接触电阻要小，能提供低阻的互连引线，进而有利于提高电路速度；2、长时期在较高电流密度负荷下，金属材料的输运问题不致引起金属引线失效，即抗电迁移性能要好；3、与绝缘体，如sio2有良好的附着性；4、耐腐蚀；5、易于淀积和刻蚀；6、易于键合，而且键合点能长期工作；7、
22、多层互连要求层与层之间的绝缘体性要好，层间不发生相互浸透和扩散，即要求有一个扩散阻挡层等。3、AL合适集成电路制造的特性1、室温下的电阻率仅为2.7cm；2、与n+和p+硅或多晶硅的欧姆接触电阻可低至10-6/cm2；3、与硅和磷硅玻璃的附着性很好；4、易于淀积和刻蚀。4、Al-si接触中谁向对方扩散？si在Al中扩散。5、结合问题4和公式9.11描绘为何会产生尖楔现象6、结合图9.4解释为何厚sio2膜的尖楔现象较为突出？7、解决尖楔现象的方法为了解决Al的尖楔问题，一般用Al-si合金代替纯Al作为接触和互连材料。8、什么是电迁移现象？在不改变al材料的情况下解决方法电迁移现象本质是导体原
23、子与通过该导体电子流之间存在互相作用，当一个铝金属离子被热激发处于晶体点阵电位分布的谷顶的时候，当将遭到两个方向相反的作用力。解决方法：构造的影响和竹状构造的选择。9、列出引入铜金属化的五大优点1、电阻率小；2、能够减小功耗；3、更高的集成密度；4、良好的抗电迁移性能和尖楔；5、大马土革方法有效减少工艺20%-30%。10、互连金属转向铜时所面临的三大主要挑战是什么？解决方法11、多层互联技术的引入有何优点延迟，电容，集成度？1、互连线的延迟时间正比于互连线长度的平方，使用多层互连能够邮箱降低互连系统中最长互连线的长度；2、当连线间隔小于0.6um以后，连线的总电容随时间间隔的缩小而增加，进而
24、导致线延迟增加；3、由于芯片集成度的增加，芯片与芯片之间的信息传输能够减少，这能够使整个系统工作速度加快。12、多层互联技术是怎样降低寄生电容的？工艺集成1、结合图10.1解释寄生mosfet的成因2、怎样消除此寄生fet方法：提高寄生场效应晶体管的阈值电压，使寄生场效应晶体管的阈值电压高于集成电路的工作电压。3、简述“鸟嘴现象的成因，以及消除此现象的方法方法：侧墙掩蔽隔离，浅槽隔离。4、双极集成电路中主要采用什么隔离技术？会有什么不利影响？采用什么方法改良？采用pn结隔离；影响：1、隔离区较宽，使集成电路的有效面积较少，这对提高集成电路的集成度不利；2、隔离扩散引入了大的采集区-衬底和采集区-基区电容，不利于集成电路速度的提高；改良：深槽隔离5、什么是cmos工艺中的阱？硅衬底上构成的、掺杂类型与硅衬底相反的区域。6、什么是自对准工艺？以Mosfet为例举一个自对准工艺的应用7、以图10.11为例简述双阱cmosic工艺流程硅片准备阱的制备场区隔离CMOS器件构成多层金属互联后部封装工艺。