2023年集成电路制造技术原理与技术试题库.pdf

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1、填 空 题(30分=1分*30)(只 是 答 案)半 导 体 级 硅、GSG、电 子 级 硅 CZ法、区 爆 法、硅 锭、wafer、硅、错、单 品 生 长、整 型、切 片、磨 片 倒 角、刻 蚀、(施 光)、清 洗、检 查 和 包 装。100.110和 111。融 化 了 的 半 导 体 级 硅 液 体、有 对 的 晶 向 的、被 排 杂 成 p 型 或 n 型、实 现 均 勺 搀 杂 的 同 时 并 且 复 制 仔 品 的 结 构，肉 到 合 适 的 硅 锭 直 径 并 且 限 制 杂 质 引 入 到 硅 中、拉 伸 速 率、晶 体 旋 转 速 率。去 掉 两 端、径 向 研 磨、硅 片

2、定 位 边 和 定 位 槽。制 备 工 业 硅、生 长 硅 单 晶、提 纯)。卧 式 炉、立 式 炉、快 速 热 解 决 炉.千 氧 氧 化、湿 氧 氧 化、水 汽 氧 化。工 艺 腔、硅 片 传 输 系 统、气 体 分 派 系 统、尾 气 系 统、温 控 系 统。局 部 氧 化 L0C0S、浅 槽 隔 离 STI。搜 杂 组 挡、表 面 钝 化、场 氧 化 层 和 金 属 层 间 介 质。热 生 长、淀 积、薄 膜 o 石 英 工 艺 腔、加 热 器、石 英 舟。APCVD常 压 化 学 气 相 淀 枳、LPCVD低 压 化 学 生 和 淀 积、PECVD等 离 子 体 增 强 化 学 气

3、相 淀 积。晶 核 形 成、聚 焦,成 束、汇 聚 成 膜。同 质 外 延、异 质 外 延。膜 应 力、电 短 路，谓 生 电 荷。导 电 率、高 黏 酹 性、淀 积、平 旭 化、可 靠 性、抗 腐 蚀 性、应 力 等。CMP设 备、电 机 电 流 终 点 检 测、光 学 终 点 检 测。平 滑、部 分 平 坦 化、局 部 平 坦 化、全 局 平 坦 化。磨 料、压 力。使 硅 片 表 面 和 石 英 掩 膜 版 对 准 并 聚 焦，涉 及 图 形)：(通 过 对 光 刻 胶 明 光，把 高 分 辨 率 的 投 影 掩 膜 版 上 图 彩 复 制 到 珪 片 上)：(在 单 位 时 间 内 生

4、 产 出 足 够 多 的 符 合 产 品 质 量 规 格 的 硅 片)。化 学 作 用、物 理 作 用、化 学 作 用 与 物 理 作 用 混 合。介 质、金 属。在 涂 胶 的 硅 片 上 对 的 地 复 制 掩 膜 图 称。被 刻 蚀 图 杉 的 侧 壁 形 状、各 向 同 性、各 向 异 性。戋 相、液 扪、固 相 打 散。间 隙 式 才 广 散 机 制、替 代 式 犷 散 机 制、激 活 杂 质 后。一 种 物 质 在 另 一 料 物 质 中 的 运 动、一 种 材 料 的 浓 度 必 须 高 于 另 一 种 材 料 的 浓 度)和(系 统 内 必 须 有 足 够 的 能 量 使 高

5、浓 度 的 材 料 进 入 或 通 过 另 一 种 材 料。热 扩 散、离 子 注 入。预 淀 积、推 动、潴 活。时 间、温 度。犷 散 区、光 刻 区、刻 蚀 区、注 入 区、薄 膜 区、抛 光 区。硅 片 豺 造 备)、(硅 片 制 造)、硅 片 测 试 和 搞 进、(装 配 和 科 装、终 测。微 芯 片。第 一 层 层 间 介 质 氧 化 物 淀 积、氧 化 物 磨 抛、第 十 层 枪 模、第 一 层 层 间 介 质 刻 蚀。法 淀 积 也 挡 层、衮 化 依 淀 积、管 淀 积、磨 椒 坞。1.常 用 的 半 导 体 材 料 为 什 么 选 择 珪？(6分)(1)硅 的 丰 裕 度

6、。硅 是 地 球 上 第 二 丰 富 的 元 素，占 地 完 成 分 的 25$:经 合 理 加 工，珪 可 以 提 他 到 半 导 体 制 造 所 需 的 足 错 高 的 先 度 而 消 耗 更 低 的 成 本：(2)史 尚 的 熔 化 温 度 允 许 更 宽 的 工 艺 容 限。硅 14120937C(3)更 宽 的 工 作 温 度。用 硅 制 造 的 半 导 体 件 可 以 用 于 比 错 更 宽 的 温 度 范 围，增 长 了 半 导 体 的 应 用 范 围 和 可 靠 性；(4)氧 化 硅 的 自 然 生 成。氧 化 硅 是 一 种 高 质 量、稳 定 的 电 绝 缘 材 料，并 且

7、 能，充 当 优 腐 的 化 学 也 档 层 以 保 护 硅 不 受 外 部 沾 污：氧 化 林 具 有 与 硅 类 似 的 机 械 特 性,允 许 高 温 工 艺 而 不 会 产 生 过 度 的 硅 片 超 曲；2.晶 圆 的 英 文 是 什 么？简 述 晶 圆 制 备 的 九 个 工 艺 环 节。(6分)Wafero(1)单 晶 硅 生 长：晶 体 生 长 是 把 半 导 体 级 硅 的 多 晶 硅 块 转 换 成 一 块 大 的 单 晶 硅。生 长 后 的 单 晶 硅 被 称 为 硅 旋。可 用 CZ法 或 区 熔 法。(2)整 型。去 掉 两 端，径 向 研 磨，硅 片 定 位 边 或

8、 定 住 格。(3)切 片。对 200nn及 以 上 硅 片 而 言，一 般 使 用 内 圆 切 割 凯：对 300m珪 片 来 讲 都 使 用 线 锯。(4)磨 片 和 倒 角。切 片 完 毕 后，传 娇 上 要 进 行 双 面 的 机 械 磨 片 以 去 除 切 片 时 留 下 的 损 伟，达 成 硅 片 两 面 高 度 的 平 行 及 平 拽。硅 片 边 沿 施 先 修 整.又 叫 倒 角，可 使 硅 片 边 沿 获 得 平 滑 的 半 径 周 线。(5)刻 蚀。在 刻 蚀 工 艺 中,通 常 要 腐 蚀 掉 碎 片 表 面 约 20微 米 的 硅 以 保 证 所 有 的 损 伤 都 被

9、 去 掉。(6)抛 光。也 叫 化 学 机 械 平 坦 化(CMP),它 的 目 的 是 高 平 整 度 的 光 滑 表 面。极 光 分 为 单 面 检 光 和 双 面 抛 光。(7)清 洗。半 导 体 硅 片 必 须 被 清 洗 使 得 在 发 给 芯 片 制 造 厂 之 前 达 成 超 冷 的 洁 冷 状 态。(8)硅 片 评 估。9)包 装。3.硅 锭 近 径 从 20世 纪 50年 代 初 期 的 不 到 25mm增 长 到 现 在 的 300I E 甚 至 更 大,其 因 素 是 什 么？(6分)(1)更 大 宣 径 硅 片 有 更 大 的 表 面 积 做 芯 片，可 以 减 少 硅

10、 片 的 浪 费。(2)每 个 硅 片 上 有 更 多 的 芯 片，每 块 芯 片 的 加 工 和 解 决 时 间 减 少，导 致 设 备 生 产 效 率 变 高。(3)在 硅 片 边 沿 的 芯 片 减 少 了，转 化 为 更 高 的 生 产 成 品 率。(4)在 同 一 工 艺 过 程 中 有 更 多 芯 片，所 以 在 一 块 芯 片 一 块 芯 片 的 解 决 过 程 中，设 备 的 反 复 运 用 率 提 高 了。氧 化 4.立 式 炉 出 现 的 支 要 因 素，其 重 要 控 制 系 线 分 为 哪 五 个 部 分？(6分(1)立 式 炉 更 豹 于 自 动 化、可 改 善 操

11、作 者 的 安 全 以 及 减 少 颗 粒 污 染 与 卧 式 炉 相 比 可 更 好 地 控 制 温 度 和 均 匀 性。(2)工 艺 腔，硅 片 传 输 系 统.生 体 分 派 系 统.尾 气 系 统，温 控 系 统。5,试 写 出 光 刻 工 艺 的 基 本 环 节。(6分)(1)气 相 成 底 膜；(2)褴 转 涂 胶：(3)软 烘：(4)对 准 和 琅 光：(5)曝 光 后 烘 播(PEB)：(6)显 朝：(7)嬖 膜 烘 焙：(8)显 彩 检 查。4.已 知 曝 光 的 波 长 人 为 365rw,光 学 系 统 的 数 值 孔 径 NA为 0.60,则 该 光 学 系 统 的 危

12、 深 DOF为 多 少？(6分)描 述 热 探 的 方 程 式 基：D O F=-i-2(N A),.比 的 波 长 5.简 述 犷 散 工 艺 的 概 念。(6分)扩 散 是 物 质 的 一 个 基 本 属 性,描 述 了 一 种 物 质 在 另 一 种 物 质 中 运 动 的 情 况。!广 散 的 发 生 需 要 两 个 必 要 的 条 件：(1)一 种 材 料 的 浓 度 必 须 高 于 另 一 种 材 料 的 浓 度：(2)系 统 内 必 须 有 足 够 的 能,量 使 高 浓 度 的 材 料 进 入 或 通 过 另 一 种 材 料。%相 犷 散：空 气 清 新 剂 喷 雾 罐 液 相

13、 护 做：一 滴 枭 水 滴 入 一 杯 清 水 固 相 犷 散：晶 圆 暴 露 接 触 一 定 浓 度 的 杂 质 原 子(半 导 体 掺 杂 工 艺 的 一 种)6.名 词 解 释：离 子 注 入。(6分)离 子 注 入 是 一 种 向 硅 衬 底 中 引 入 可 控 制 数 量 的 杂 质，以 改 变其 电 学 性 能 的 方 法。它 是 一 个 物 理 过 程，即 不 发 生 化 学 反 映。离 子 注 入 在 现 代 硅 片 制 造 过 程 中 有 广 泛 应 用，其 中 最 支 要 的 用 途 是 攥 杂 半 导 体 材 料。四、综 合 题：（30分=15分*2,20题）2 题/章

14、 1.对 下 图 所 示 的 工 艺 进 行 描 述.并 写 出 工 艺 的 士 工 环 节.（15分）描 述：图 示 工 艺：选 择 性 氧 化 的 浅 槽 隔 离（STI）技 术。（用 于 近 0.25微 米 工 艺）ST I技 术 中 的 重 要 绝 缘 材 料 是 淀 枳 氧 化 物.选 择 性 氧 化 运 用 掩 膜 来 完 毕，通 常 是 藏 化 硅，只 要 感 化 硅 腴 足 然 厚,覆 盖 了 疑 化 硅 的 硅 表 面 就 不 会 靠 化。掩 膜 通 过 淀 积、图 彩 化、刻 蚀 后 形 成 糟。在 掩 膜 图 形 曝 露 的 区 域，热 氧 化 150200埃 厚 的 氧

15、 化 物 后，才 干 进 行 沟 槽 填 充。这 种 热 生 长 的 乳 化 物 使 硅 表 面 触 化，并 且 可 以 使 浅 槽 填 充 的 淀 积 氧 化 物 和 硅 互 相 隔 离.它 还 能 作 为 有 效 的 阻 档 层，避 免 器 件 中 的 例 墙 漏 电 流 产 生。环 节：1缸 化 硅 淀 积 2氮 化 硅 掩 蔽 与 刻 蚀 3侧 埼 氧 化 与 沟 槽 镇 充 4氧 化 硅 的 平 坦 化（CMP）5 良 化 硅 去 除。浅 措 隔 离（STI）的 剖 面 2.2 认 下 图 所 示 工 苒.写 出 每 个 环 节 名 称 并 进 行 揣 迷.对 其 持 有 现 象 进

16、 行 描 述。（15分）答：-）此 为 选 择 性 氧 化 的 局 部 氧 牝 L0C0S（0.25微 米 以 上 的 工 艺）二）环 节 名 称 及 描 述：1 氮 化 硅 淀 枳。2 藏 化 硅 掩 蔽 与 刻 蚀 3 硅 的 局 部 氧 化 LOCOS场 或 化 层 的 剖 面 4 象 化 硅 去 除 用 淀 积 氮 化 物 膜 作 为 奴 化 但 档 层，由 于 淀 积 在 硅 上 的 双 化 物 不 能 被 乳 化，所 以 刻 蚀 后 的 区 域 可 用 来 选 择 性 氧 化 生 长。热 囊 化 后，感 化 物 和 任 何 掩 膜 下 的 乳 化 物 都 将 被 除 去，露 出 赤

17、 裸 的 硅 表 面，为 形 成 器 件 作 准 备。三）特 有 现 象 描 述：当 氧 扩 散 穿 越 已 生 长 的 氧 化 物 时，它 是 在 各 个 方 向 上 扩 散 的（各 向 同 性）。一 些 氧 原 子 纵 向 犷 散 透 入 硅，另 一 些 氧 原 子 横 向 犷 散。这 意 味 着 在 氯 化 物 掩 膜 下 有 着 较 微 的 侧 面 氧 化 生 长。由 于 氧 化 层 比 消 耗 的 硅 史 厚，所 以 在 鼠 化 物 掩 膜 下 的.火 化 生 长 将 抬 高 粼 化 物 的 边 沿，我 们 称 为“鸟 嘴 效 应”金 属 化 头 之 间 的 相 对 运 动 来 平

18、坦 化 越 片 表 面，在 硅 片 和 抛 光 头 之 间 有 磨 料，并 同 时 施 加 压 力。CMP设 备 抛 光 机 光 刻 4.辨 认 下 图 所 示 工 苒.药 出 舟 个 环 节 名 称 并 专 行 描 述。（5 分）答：1 气 相 成 底 膜：清 洗、脱 水，脱 水 烘 焙 后 立 即 用 HMDS进 行 成 膜 解 决，起 到 我;附 促 进 剂 的 作 用。2 采 用 旋 转 注 胶 的 方 法 涂 上 液 相 光 刻 胶 材 料。3 软 烘：其 目 的 是 除 去 光 刻 胶 中 的 溶 剂。4 对 淮 和 曝 光：枪 模 板 与 涂 了 胶 的 硅 片 上 的 时 的

19、位 置 对 准。然 后 将 持 模 板 和 硅 片 喙 光。5 曝 光 后 烘 珞：深 紫 外（DUV）光 刻 胶 在 100-110 的 热 板 上 进 行 曝 光 后 烘 焙。6 显 影：是 在 硅 片 表 面 光 刻 胶 中 产 生 图 形 的 关 就 环 节。7 竖 模 烘 焙：规 定 会 发 掉 存 留 的 光 刻 胶 溶 剂，提 高 光 刻 胶 时 硅 片 表 面 的 粘 附 性。8 显 影 石 检 查：目 的 是 找 出 光 刻 胶 有 质 量 问 题 的 硅 片，描 述 光 刻 胶 工 艺 性 能 以 潴 足 规 范 规 定。到 蚀 5.5-子 体 干 法 刻 体 系 法 的

20、重 要 部 件 有 啷 性？试 举 出 三 种 变 要 类 型,并 对 圆 窗 式 等 高 子 体 刻 蚀 机 作 出 介 绍。（15分）答：一 个 等 离 子 体 干 法 划 蚀 系 统 的 基 本 部 件 涉 及：（1）发 生 刻 蚀 反 快 的 反 映 胶：（2）产 生 等 离 子 体 的 射 频 电 源；（3）戋 体 流 量 控 制 系 统；（4）去 除 刻 蚀 生 成 物 和 毛 体 的 真 空 系 统。圆 桶 式 反 映 器 是 圆 柱 形 的，在。.广 1托 压 力 下 具 有 几 乎 完 全 相 同 的 化 学 各 向 同 性 刻 蚀。硅 片 垂 直、小 间 距 地 装 在 一

21、 个 石 英 舟 上。射 频 功 率 加 在 圆 柱 两 边 的 电 极 上。通 常 有 一 个 打 孔 的 金 属 圆 柱 形 刻 蚀 隧 道，它 把 等 离 子 体 限 制 在 刻 蚀 隆 道 和 腔 壁 之 间 的 外 部 区 域。硅 片 与 电 场 平 行 放 置 使 物 理 刻 蚀 最 小。等 离 子 体 中 的 刻 蚀 基 扩 散 到 刻 蚀 隧 道 内，而 等 离 子 体 中 的 带 能 离 子 和 电 子 没 有 进 入 这 一 区 域。这 种 划 蚀 是 具 有 各 向 同 性 和 而 选 择 比 的 空 化 学 过 程.由 于 在 硅 片 表 面 没 有 物 理 的 轰 击

22、，因 而 它 具 有 最 小 的 等 离 子 体 诱 导 枷 伤。圆 桶 式 等 离 子 体 反 映 器 重 要 用 于 硅 片 表 面 的 去 胶。氯 是 去 跋 的 重 要 刻 蚀 机。离 子 注 入 6.对 下 图 中 的 设 斛 进 的 介 绍，并 对 其 所 属 的 工 艺 进 行 描 述。（15分）离 子 注 入 工 艺 在 离 子 注 入 机 内 进 行，它 是 半 导 体 工 艺 中 最 复 杂 的 设 备 之 一。离 子 注 入 机 包 含 离 子 源 部 分，它 能 从 原 材 料 中 产 生 带 正 电 荷 的 杂 质 离 子。离 子 被 吸 出，然 后 用 质 量 分

23、析 仪 将 它 们 分 开 以 形 成 需 要 排 杂 离 子 的 束 流。束 流 中 的 离 子 数 量 与 希 望 引 入 隹 片 的 杂 项 浓 度 有 关。离 子 束 在 电 场 中 加 速，狡 捋 很 高 的 速 度（107on/s数 量 级）,使 禹 子 有 足 够 的 动 能 注 入 到 硅 片 的 品 格 结 构 中。束 流 扫 描 络 个 硅 片，使 硅 片 表面 均 匀 搏 杂。注 入 之 后 的 退 火 过 程 将 激 活 品 格 结 构 中 的 杂 质 禹 子。所 有 注 入 工 艺 都 是 在 高 真 空 下 进 行 的。禺 子 注 入 设 备 包 含 以 下 5 个

24、 部 分：(1)离 子 源；(2)引 出 电 极(吸 极)和 离 子 分 析 器：(301)加 速 管：(4)扫 描 系 统：(5)工 艺 室 离 子 注 入 是 一 种 向 在 衬 底 中 引 入 可 控 制 数 量 的 杂 质，以 改 变 其 电 学 性 能 的 方 法。它 是 一 个 物 理 过 杈，即 不 发 生 化 学 反 映。离 子 注 入 在 现 代 硅 片 制 造 过 程 中 有 广 泛 应 用，其 书 箱 重 要 的 用 途 是 搀 杂 半 导 体 材 料。每 一 次 掺 杂 对 杂 质 的 速 度 和 深 度 梯 有 特 定 的 规 定。离 子 注 入 可 以 反 复 控

25、制 杂 质 的 浓 度 和 深 度，因 而 在 几 乎 所 有 应 用 中 都 优 于 扩 散。它 已 经 成 为 满 30亚 0.25 um件 性 尺 寸 和 大 直 径 硅 片 制 作 规 定 的 标 准 工 艺。热 扩 散 的 5个 问 题 对 先 进 的 业 路 生 成 的 限 制：(1)横 向“散(2)超 浅 结(3)粗 劣 的 掾 杂 控 制(4)表 面 污 染 的 阻 塔(5)指 位 的 产 生。亚 0.25 Hm工 艺 的 注 入 过 程 有 两 个 重 要 目 的：(1)向 硅 片 中 引 入 均 匀、可 控 制 数 量 的 特 定 杂 质。(2)把 杂 质 放 冠 在 希

26、望 的 深 度。7.离 子 注 入 工 艺 的 重 要 优 缺 陷.(1 5分)答：优 点：(1)精 确 控 制 杂 质 含 量。(2)很 好 的 杂 质 均 匀 性.(扫 描 方 法)(3)对 杂 质 穿 透 深 度 有 很 好 的 控 制。(控 制 能 量)(4)产 生 单 一 离 子 束。(质 量 分 离 技 术)(5)低 温 工 艺。(中 档 温 度 小 于 1 2 5 C,允 许 使 用 不 同 的 光 刻 掩 膜，涉 及 光 刻 股)(6)注 入 的 离 子 能 穿 过 薄 膜。(7)无 固 溶 度 极 限。杂 陷：(1)高 能 杂 质 离 子 轰 击 硅 原 子 将 对 晶 体

27、结 构 产 生 损 伤。当 高 能 离 子 进 入 晶 体 并 与 衬 底 原 子 碰 撞 时，能 量 发 生 转 移,一 些 晶 格 上 的 硅 原 子 被 取 代，这 个 反 映 被 称 为 辐 射 损 伤。大 多 数 甚 至 所 有 的 的 晶 体 损 伤 都 能 用 高 温 退 火 进 行 修 复。(2)注 入 设 备 的 复 杂 性。然 而 这 一 裁 陷 被 离 子 注 入 机 对 剂 量 和 深 度 的 控 制 能 力 及 整 体 工 艺 的 灵 活 性 填 补 7.依 骐 下:，对 硅 片 制 造 厂 的 六 个 分 区 分 别 做 一 个 简 短 的 描 i生，规 定 一 出

28、 分 区 的 重 要 功 能、主 要 设 备 以 及 她 著 特 点。(1 5分)(1)犷 散 区。犷 散 区 一 般 认 为 是 透 行 高 温 工 艺 及 薄 膜 淀 枳 的 区 域。重 要 设 备：高 温 犷 散 炉：1 2 0 0 C,能 完 毕 氧 化、犷 般、淀 积、退 火 以 及 合 金 等 多 种 工 艺 流 程。湿 法 清 洗 设 备.(2)光 刻。把 临 时 电 路 结 构 复 制 到 以 后 要 进 行 刻 蚀 和 离 子 注 入 的 硅 片 上。支 要 设 备：涂 胶/显 彩 设 备，步 进 光 刻 机。(3)刻 蚀。用 化 学 或 物 理 方 法 有 选 择 比 从

29、硅 片 表 面 去 除 不 需 要 材 料，在 硅 片 上 没 有 光 刻 胶 保 护 的 地 方 留 下 永 久 的 困 舫。重 要 设 备：等 离 子 体 飘 蚀 机，等 离 子 去 胶 机，湿 法 清 洗 设 备.离 子 注 入。重 要 功 能 是 掺 杂。重 要 设 备：离 子 注 入 机、等 离 子 去 胶 机、湿 法 清 洗 设 备。(5)薄 膜 生 长。介 质 层 和 金 属 县 的 淀 积。重 要 设 备：CVD工 具、PVD工 具、S O G(s p in-o n-g la s s)系 统、RTP系 统、湿 法 淅 洗 设 备.(6)旅 光。化 学 机 械 平 坦 化 是 一

30、 种 表 面 全 局 平 坦 化 技 术，通 过 化 学 反 映 和 机 械 磨 擦 去 除 皎 片 表 面 层，以 使 硅 片 表 面 平 坦 利 于 后 续 工 艺 的 展 开。重 要 设 备：拊 光 机，刷 片 机(wafer s c r u b b e r),清 洗 装 j,测 一 装 置.何 为 集 成 电 珞:通 过 一 系 列 特 定 的 加 工 工 艺，将 晶 体 管、二 级,管 等 有 通 器 件 和 电 阻、电 容 等 无 源 器 件,按 照 一 定 的 电 路 互 连，“臬 成”在 一 块 半 导 体 单 晶 片(如 S i、G aA s)上，封 装 在 一 个 内，执

31、行 特 定 电 路 或 系 统 功 能。关 键 尺 寸:臬 成 也 路 中 半 导 体 器 件 可 以 加 工 的 最 小 尺 寸。它 是 衡 量 集 成 电 路 设 计 和 制 造 水 平 的 重 要 尺 度，越 小，芯 片 的 柒 成 度 越 高，速 度 越 快，性 能 越 好 摩 尔 定 律：、芯 片 上 所 集 成 的 晶 体 管 的 数 目，每 隔 1 8个 月 就 翻 一 番。H ig h-K材 料:商 介 业 常 数，取 代 S i0 2作 梅 介 质，减 少 漏 电。Low-K材 料:低 介 电 常 数.减 少 铜 互 连 导 线 间 的 电 容，提 高 信 号 速 度 功 能

32、 多 样 化 的“More Than Moor匚 指 的 是 用 各 种 方 法 给 最 终 用 户 提 供 附 加 价 值，不 一 定 要 缩 小 特 性 尺 寸，如 从 系 统 组 件 级 向 3D臬 成 或 精 确 的 封 装 级(SiP)或 芯 片 级(SoC)转 移。IC 公 司 的 分 矣:通 用 电 路 生 产 厂；集 成 器 件 制 造：Foundryr：Fabless:IC 设 计 公 司：C h ipless：Fabl ite单 品 硅 结 构：品 胞 反 复 的 单 品 结 构 可 以 制 作 工 艺 和 器 件 特 性 所 规 定 的 电 学 和 机 械 性 能 12、

33、热 生 长:在 高 温 环 境 里,通 过 外 部 供 应 商 饨 我 使 之 与 珪 衬 底 反 映，得 到 一 层 热 生 长 的 Si02 13、淀 积：通 过 外 郃 供 应 的 囊 苗 和 硅 通,使 它 们 在 腔 体 中 方 应，从 而 在 硅 片 表 面 形 成 一 层 薄 膜。14、拄：Si(固)+02(%)-S i0 2(固)：氧 化 速 度 慢，氧 化 层 干 燥、致 密，均 匀 性、反 复 性 好，与 光 刻 胶 的 粘 部 性 好.水 汽 氧 化：Si(固)+H20(水 汽)一)S i0 2(固)+H2：氧 化 速 度 快，乳 化 层 破 松，均 匀 性 差，与 光

34、刻 股 的 拈 附 性 差。温 蜜：氧 生 携 带 水 汽.故 既 有 S i与 氧 干 反 映，又 有 与 水 汽 反 映。氧 化 速 度 氧 化 质 量 介 于 以 上 两 种 方 法 之 间。15、二 氧 化 硅 基 本 特 性:1、热 S i0 2是 无 定 彩 的(爆 融 石 英 2、良 好 的 也 绝 缘 材 料(作 介 质 层 3、高 击 穿 业 场(不 容 劣 被 击 穿)稳 定 和 可 反 复 的 S i/S i0 2界 面：4,硅 表 面 的 生 长 基 本 是 保 形 的。5、对 杂 质 阻 档 特 性 好 6、硅 和 S i0 2的 腐 蚀 选 择 特 性 好(HF等)

35、7、硅 和 S i0 2有 类 似 的 热 膨 胀 系 数 16、二 氧 化 硅 用 途:保 护 器 件 免 划 伤 和 陶 禹 沾 污(钝 化)氯 化 硅 覆 冲 层 以 减 小 应 力(很 薄)氟 化 硅 维 冲 层 以 减 小 应 力(很 簿 17、鱼 化 层 厚 度 与 消 耗 掉 的 硅 厚 度 的 关 系 小。=只 2 个N*=5.O x lO2 2/c mJ N科=2.2x10-/0.445%18、或 化 物 生 长 模 型 是 由 迪 尔(D e a l)和 格 罗 夫(Grove)发 展 的 线 性 一 树 物 线 性 模 型：t o x 为 硅 片 通 过 t 时 间 后

36、S i0 2的 生 长 厚 度(”m)B 为 提 物 线 速 率 系 数(U m2/h)B/A 为 线 性 速 率 系 数(口 m/h)t 0 为 初 始 袁 化 层 厚 度(u m)，为 生 成 初 始 氧 化 层 to(”m)所 用 的 时 间 tlT+J tox=B(t+r)(h)、氧 化 层 足 够 薄 时 rx=-(r+r)t o x 很 小 x/氧 化 层 足 够 厚 时 t o x 值 大&讯+a各 种 氧 化 工 艺：19、局 部 氧 化 工 艺 一 LO C O S(Local oxidationof si I icon)工 艺：存 在 的 问 题：1.存 在 鸟 嘴.鼠 才

37、 广 散 到 S i3N 4膜 下 面 生 长 S i0 2,有 效 概 宽 变 窄，增 长 电 容：2.缺 陷 增 长 浅 槽 筋 渴 技 术 一 STI(Sha I low Trench I so I at i o n)工 艺。优 点：消 除 了 鸟 嘴 现 象：表 面 枳 显 著 减 少：超 强 的 闩 轼 保 护 能 力：对 沟 道 没 有 侵 蚀：与 CMP兼 容 20、八 化 学 气 相 淀 积(CVD)：通 过 毛 态 物 质 的 化 学 反 映,在 衬 底 表 面 上 淀 积 一 层 薄 膜 材 料 的 过 程。物 理 淀 积(PVD)：在 真 空 中，淀 积 材 料 由 国

38、体 或 熔 化 源 的 蒸 发 或 用 等 离 子 体 中 高 能 W 体 离 子 击 打 出 来，并 在 表 面 凝 聚 形 成 薄 膜。2 磷 硅 玻 璃 间 流 在 金 属 层 间，需 淀 积 表 面 平 滑 的 二 氧 化 硅 作 为 绝 煤 层。低 温 淀 积 的 磷 硅 液 域 受 热 后 容 易 变 得 枝 秋 易 流 动，可 提 供 一 平 滑 的 表 面，所 以 常 作 为 邻 近 两 金 属 房 间 的 绝 缘 层，此 工 艺 称 为 磷 硅 玻 端 回 流 3 氟 化 硅(S i3 N 4):硅 片 靛 终 的 钝 化 层,能 很 好 地 克 制 杂 质 和 潮 气 的

39、犷；散 掩 蔽 层。在 S T I工 艺 中，因 其 与 S i的 品 格 常 数 和 热；因 其 介 电 系 数(7.5)技 Si02(3.9)大,故 不 用 于 I L D,以 免 产 生 大 的 电 容，减 少 芯 片 的 速 度。膨 眯 系 数 差 别 比 S i0 2大，故 需 要 薄 的 垫 氧；多 晶 硅：通 常 用 LPCVD方 法 淀 积。在 M0S器 件 中，掺 杂 的 多 晶 硅 作 为 栅 电 极。通 过 播 杂 可 得 到 铁 业 的 电 阻；和 二 氧 化 岐 优 艮 的 界 面 特 性；和 后 续 高 温 工 艺 的 兼 容 性；比 金 属 电 极 更 高 的 可

40、 靠 性；在 陡 峭 的 结 21、等 离 子 增 强 CVD-Plasma-Enhanced C VD1,设 备 的 组 成：反 映 室 和 衬 底 加 热 系 统、射 频 功 率 源、供 戋 及 抽 干 系 统。优 点：淀 积 温 度 低，如 LPCVD淀 枳 Si3N4温 度 8 00-90 0 C,PECVD仅 需 350C。冷 空 等 离 子 体 反 缺，产 生 颗 粒 少，需 要 少 的 清 洗 空 间 等；块 馅：填 降 能 力 局 限 性。HDPCVD具 有 更 好 的 填 隙 能 力，因 而 在 0.25 Hm及 以 后 技 术 节 点 取 代 PECVD22、与 室&三/T

41、.cyp-HDPcyp优 点：反 映 温 度 低：300”C-4 0 0 C;薄 膜 填 充 南 深 宽 比 间 隙 能 力 强；淀 积 限 制 的 条 件：L 质 量 传 输 限 制 淀 枳 速 率 HDPCVD工 艺 的 基 本 环 节：离 子 诱 导 泣 积；溅 射 刻 蚀；再 次 淀 枳；2、反 映 速 度 限 制 淀 积 速 率 一 解 决 折 方 法：可 以 通 过 加 温、加 压 提 高 反 映 速 度。：为 了 获 得 均 匀 的 淀 积 速 率(厚 度).需 保 证 反 映 区 温 度 均 匀 分 布 23、介 脑 及 其 性 能 一 介 电 常 数 碰 到 的 问 勉：芯

42、片 集 成 度 提 高，互 连 线 宽 和 导 线 间 距 减 小，电 阻 和 寄 生 也 客 增 大，导 致 RC信 号 延 迟 增 长。解 决 的 办 法：采 用 铜 作 为 互 连 金 属 减 小 电 阻，采 刖 低 k 材 料 作 为 层 间 介 质 减 小 电 容，从 而 减 小 RC信 号 延 迟。低 k 介 质 作 为 层 间 介 质 优 点：减 少 相 邻 导 线 间 的 电 相 合 损 失，提 高 导 线 的 传 输 速 率。k 介 痂：在 DRAM存 储 豁 中 引 入 高 k 介 质,以 提 高 存 储 电 荷(或 能 量)密 度，简 化 糖 介 质 结 构：特 性 尺

43、寸 缩 小，使 栅 氧 摩 度 减 小 到 几 nm,出 现 问 履：褂 极 漏 电 流 增 长：多 品 珪 内 杂 质 犷 散 到 楙 我 甚 至 衬 底 口:控 制 樵 鱼 厚 度 在 几 纳 米 的 难 度 较 大 第 六 章：金 属 化 24、鱼 与 化:在 绝 缘 介 质 膜 上 淀 积 金 属 膜 以 及 版 后 刻 印 图 册 以 形 成 互 连 金 属 线 和 集 成 电 路 的 孔 填 充 塞 的 过 程。互 连：由 导 电 材 料 制 成 的 连 线 将 电 信 号 传 输 到 芯 片 的 不 同 部 分，也 被 用 于 芯 片 上 署 件 和 器 件 整 个 时 装 之

44、间 的 金 属 连 接。接 触：芯 片 内 部 的 器 件 与 第 一 金 属 层 间 在 硅 片 表 面 的 连 接；通 孔：穿 过 各 种 介 质 从 臬 一 金 属 层 到 毗 邻 金 属 层 形 成 电 通 路 的 开 口。充 薄 膜：填 充 通 孔 以 便 在 两 层 金 属 间 影 成 电 连 接。24、纯 铝 系 统 优 点：铝 与 P 型 硅 及 高 浓 度 N型 硅 均 能 形 成 低 欧 榭 接 触：电 阻 率 低：与 S i0 2粘 附 性 强，无 需 粘 附 层。能 单 独 作 金 属 化 布 线，工 艺 粗 朴：容 易 腐 蚀，且 在 腐 蚀 铝 时 对 S i0 2

45、和 S i 不 产 生 腐 蚀 缺 陷：铝 布 线 的 电 迁 移 现 象 比 校 严 重；硅 在 铝 中 的 溶 解 和 才 广 散,会 产 生 相 尖 楔 现 象，导 致 浅 PN结 退 化 若 至 穿 通.南 温 下 与 S i0 2反 块，使 带 膜 变 薄,电 皿 变 大，S i0 2受 侵 蚀。3SiO2+4AI-3Si+2AI203铝 是 软 金 属，容 易 擦 伤；金 丝 与 拈 互 连 线 技 合 会 产 生 黄 斑 和 紫 麻.可 靠 性 差。25、电 迁 移：外 加 电 场 对 电 子 的 加 速,而 技 击 品 格 上 的 原 子，使 晶 格 上 的 原 子 离 开 本

46、 来 的 位 置。电 迂 移 在 金 属 中 的 小 丘 改 善 措 施：Al-Cu(4%)合 金 或 Al-Si(C2%)-Cu(24$)合 金；采 用 溅 射 工 艺 以 保 证 金 属 膜 合 金 成 分 与 耙 一 致。26、克 服 铝 系 统 缺 陷 的 措 施：在 铝 中 搂 加(2 4%),可 以 有 效 减 辍 电 迂 移：在 铝 中 掺 硅(C 2%),使 硅 在 铝 膜 中 达 成 饱 和，可 以 克 服 片 对 硅 的 溶 解：采 用 铝 丝 植 合 技 术，可 以 克 服 黄 斑 和 紫 斑：采 用 钝 化 层 保 护，可 以 避 免 铝 膜 的 擦 伤：AI-TiW-

47、Pt-S i 互 连 系 统 27、铜 互 朕 的 好 处：1.低 电 机 率 2.功 耗 低 一 减 少 了 线 的 宽 度，减 少 了 功 耗 _ 3.更 高 的 集 成 密 度 一 更 窄 的 线 宽 更 少 的 金 属 层 4.抗 电 迂 移，比 铝 高 四 个 数 量 级，更 高 的 功 率 密 度(也 流 密 度)一 的 不 需 要 考 虑 电 迁 徙 问 题 5.更 少 的 工 艺 环 节 一 用 大 马 士 革 方 法 解 决 铜 具 有 减 少 工 艺 环 节 2 0到 30%的 潜 力 2 8采 用 钢 互 连 的 3 个 挑 战：1.犷 散 到 氧 化 区 和 有 源 区

48、。(支 金 属 杂 质)2.刻 蚀 困 难(干 法 刻 蚀 难 以 形 成 挥 发 性 物 质)铜 不 容 易 形 成 图 形。3.铜 在 较 低 温 度 下(200 C)极 易 乳 化，且 不 能 生 成 保 护 层 来 阻 止 进 一 步 的 氧 化。29、解 决 办 法：双 大 马 士 革 中 采 用 CM P,无 需 刻 蚀 铜；鸡 填 充 希 望 祓 用 作 局 部 互 联 金 属 和 第 一 层 金 属 与 有 源 区 的 接 触，避 免 桐 刻 信 和 桐“中 毒”;用 于 多 层 金 属 中 的 其 它 金 属 连 构 上 淀 积 的 均 匀 性；实 现 栅 的 自 对 准 工

49、 艺线 用 轲.双 大 马 士 革 金 属 化：sio2沉 积：siN刻 蚀 租 档 层 沉 积：拟 定 通 孔 图 彩 和 刻 蚀：沆 积 保 存 介 质 的 Sio2:拟 定 互 连 图 彩：刻 蚀 互 连 槽 和 通 孔：沉 积 阻 挡 金 属；沉 积 侧 种 子 层：沉 积 铜 填 充；用 CMP清 除 额 外 的 钢：优 点：避 免 金 属 刻 蚀；在 刻 蚀 好 的 金 属 线 之 间 不 再 需 要 填 充 介 质 间 隙，第 七 章 里 1是 将 电 路/器 件 图 形 转 移 到 半 导 体 的 表 面 影 成 光 刻 胶 图 彩：瞄 场 拉 膜 版:其 石 英 版 上 大

50、部 分 被 格 按 盖 亮 场 掩 膜 版：有 大 面 积 透 明 的 石 英，只 有 很 细 的 格 困 形 3 0、段 值 孔 径（N A）：透 镜 收 臬 衍 射 光 的 能 力.S D O F 31、分 批 率 的 计 目 R=K入/NA31、影 响 分 圻 光 刻 校 上 几 何 图 形 的 能 力 的 牵 蚊:波 长、数 值 孔 径 和 工 艺 因 子。32、”.保 的 计 算 DOF第 十 章 处 纥 用 化 学 或 物 理 的 方 法 有 选 杼 地 从 硅 片 表 面 去 除 不 需 要 的 材 料 的 过 程。目 的：在 涂 胶 的 硅 片 上 对 的 复 制 掩 膜 图