半導(dǎo)體制造技術(shù)作業(yè)答案

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1、電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院2013年5月8日2012-2013集成電路工藝作業(yè)參考答案第一章作業(yè)1、什么叫集成電路？寫出IC制造的５個步驟。集成電路：電阻、電容、二極管、晶體管等多個元器件制作在一個芯片上，并具有一定功能的電路。集成電路制造5步驟：硅片準(zhǔn)備、硅片制造、硅片測試和揀選、裝配和封裝、終測。2、列舉集成電路的三個發(fā)展趨勢及其實現(xiàn)手段。什么是摩爾定律？三個發(fā)展趨勢和實現(xiàn)手段：芯片性能不斷提高（實現(xiàn)手段：按比例縮小、新材料）、芯片可靠性不斷提高（實現(xiàn)手段：設(shè)計優(yōu)化、嚴(yán)格控制污染）、芯片成本不斷降低（實現(xiàn)手段：按比例縮小、增

2、加硅片直徑）。摩爾定律：IC的集成度將每一年半翻一番。3、什么是特征尺寸？目前最先進(jìn)的量產(chǎn)集成電路特征尺寸是多少？特征尺寸：芯片上的最小物理尺寸，是衡量工藝難度的標(biāo)志，代表集成電路的工藝水平。22nm（Intel）。4、請描述多晶和單晶多晶：由大小不等的晶粒組成，而晶粒由晶胞在三維空間整齊重復(fù)排列構(gòu)成，這樣的結(jié)構(gòu)叫做多晶。多晶的原子排列短程有序長程無序。單晶：晶胞在三維空間整齊重復(fù)排列，這樣的結(jié)構(gòu)叫做單晶。單晶的原子排列長程有序。第二章作業(yè)1.柵氧化層是用干法氧化還是濕法氧化生成？干法氧化2.LOCOS場氧化層是由干法氧化-濕法氧化-

3、干法摻氯氧化三步生成。解釋每一步的作用。干法氧化：形成表面層，干法氧化層致密起鈍化保護(hù)作用濕法氧化：形成主體，濕法氧化速度快在較短時間內(nèi)形成所需要的熱氧化層厚度干法摻氯氧化：形成與硅襯底的界面層，干法氧化層致密、摻氯氧化減少界面電荷3.列出熱生長氧化層在IC制造中的6種用途。形成電介質(zhì)層（柵氧）、器件隔離（場氧）、保護(hù)硅片表面（保護(hù)層）、屏蔽摻雜（注入阻擋層）、釋放應(yīng)力（墊氧層）、減小離子注入損傷及溝道效應(yīng)（注入緩沖層）第三章作業(yè)1.請解釋LPCVD中采用低壓的好處和原理。好處：膜致密、顆粒少；硅片可密集擺放；臺階覆蓋較好（主要決定于

4、反應(yīng)氣體）。原理：低壓下邊界層分子密度低，擴散輸運快，工作在表面反應(yīng)限制下。反應(yīng)物到達(dá)硅片表面后經(jīng)擴散才發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此膜致密、顆粒少、臺階覆蓋較好。沉積速度與輸運關(guān)系不大，因此硅片可密集擺放。2.請解釋APCVD沉積SiO2時摻P和摻B的作用。摻P：吸附可動離子電荷改善器件界面、降低玻璃的軟化點溫度易于平坦化摻B：進(jìn)一步降低回流溫度和平坦化對磷含量要求3.采用哪種供Si反應(yīng)氣體進(jìn)行LPCVD得到的SiO2具有良好的臺階覆蓋和間隙填充能力？正硅酸乙酯（TEOS）4.請解釋鈍化層使用氮化硅和PECVD工藝的原因。氮化硅致密，作為鈍化層

5、可防止水汽和污染物進(jìn)入器件內(nèi)部使用PECVD是因為鈍化層在金屬化之后制造，要求工藝溫度低于金屬熔點第四章作業(yè)1.列出并解釋濺射過程的6個步驟，并寫出濺射的3個優(yōu)點。電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院2013年5月8日步驟：等離子體形成、高能氬離子轟擊金屬靶材、金屬原子濺射、金屬原子輸運、金屬原子沉積、尾氣排出。優(yōu)點：臺階覆蓋能力相對好、能沉積合金材料、能進(jìn)行原位濺射刻蝕（反濺）2.列出集成電路金屬互連對金屬的7種要求。電阻率低、電流密度高；粘附性好、接觸電阻低；易于沉積、間隙填充好（大馬士革）；易于刻蝕、易于平坦化（大馬士革）；抗溫循性

6、能好（延展性好）；抗腐蝕性能好；抗應(yīng)力性能好。3.現(xiàn)代集成電路用銅互連取代鋁互連的原因是什么？簡要描述大馬士革工藝的流程。原因：銅電導(dǎo)率更低可以降低RC延遲；銅抗電遷移能力更好。大馬士革工藝流程：層間介質(zhì)沉積和圖形化、金屬填隙、金屬平坦化CMP。4.列出硅化物的3個作用。降低器件寄生電阻；降低接觸電阻；作為金屬與硅之間的粘合劑。第五章作業(yè)1.請寫出光刻的8個基本步驟氣相成底模、涂膠、軟烘、對準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、堅膜、顯影后檢查。2.請列出軟烘的至少2個作用去除溶劑從而：改善膠的粘附性、優(yōu)化膠的光吸收特性和顯影能力、緩解涂膠時產(chǎn)

7、生的應(yīng)力、防止曝光時揮發(fā)污染設(shè)備。3.已知接觸孔版圖圖形為一些小方塊，如果使用正膠，掩膜版應(yīng)該是暗版還是亮版？暗版。接觸孔處待刻蝕層材料應(yīng)該去除，因此不應(yīng)被光刻膠覆蓋，因此該處光刻膠應(yīng)曝光（正膠），因此版圖圖形為透光部分，而其他部分為不透光部分，故為暗版。4.已知某臺分步重復(fù)光刻機的紫外光源波長為248nm、光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑為0.7、工藝因子為0.7，試計算該設(shè)備光刻的分辨率和焦深。分辨率：R=kλ/NA=0.7*248nm/0.7=248nm22焦深：DOF=λ/2(NA)=248nm/(2×0.7)=253nm第六章作業(yè)1.為什

8、么現(xiàn)代集成電路工藝多采用干法刻蝕？干法刻蝕各向異性，可以實現(xiàn)圖形精確轉(zhuǎn)移。2.待刻蝕層厚度為5000A，待刻蝕層與掩膜層選擇比為5:1，待刻蝕層與刻蝕終止層選擇比為10:1，過刻蝕時間為20%，請問需要掩膜層的最小厚度是