半导体制造导论Word格式文档下载.docx

1、外研硅沉积 多晶硅沉积 LPCVD氮化物沉积9说明注入后退火处理的必要性在离子注入过程中，哪些高能量的掺杂物离子会对靠近晶圆表面的硅晶体结构造成广泛的破坏。 在退火中能加品格损伤修复，以使其恢复单晶结构并活化掺杂物10. 说明快速加热制程的优点。快速加热制程以每秒 50到250摄氏度的速率来升高温度，相比较之下，高温炉制程的速率只有每分钟5到10度，他控制热积存的能力要比高温炉好早后2叙述一种热氧化制程，为何在硅的局部氧化形成是，氧化薄膜会向硅基片内生长3形成整面全区氧化层同城使用何种氧化制程，干式或湿式？请解答你的答案湿式。全区氧化层对精度要求不高，湿式氧化的速率较快，能在短时间内生长出厚的

2、整面全区氧 化层。4氢氧燃烧氧化制程和其他湿氧化装系统相比较的优点和缺点可以准确地控制气体流量，省略处理气体和液体的需求。缺点要使用易燃易爆的氢气。 砖爲 w/pr# 5为何氢氧燃烧氧化制程中的 H2:O2注入比例要略小于2 : 1要确保氢氧反应过程中有超量的氧气来把氢气全部消耗完。不然氢气会累积在反应炉管中肯能造 成爆炸6列出栅极氧化制程中说用到的全部气体，并说明每一种气体说扮演的角色。7当温度增加时，氧化层的生长速率如何变化？当压力增加时，对氧化层的生长速率又有何种效应。温度加大时，分子活化能增大，氧化层生长速度加大。 增大压力生长速度变大8.IC芯片制造中会用到衬垫氧化层，阻挡氧化层，栅

3、极氧化层，屏蔽氧化层和全区氧化层，其中哪种 最薄，哪种最厚。衬垫氧化层100-200A，阻挡氧化层100-200A，栅极氧化层30-120A，屏蔽氧化层200A 全区氧 化层3000-5000A 栅极氧化层最薄， 全区氧化层最厚9即使扩散掺杂制程中可能不再使用高温炉，但为什么一般仍称高温炉为“扩散炉”早期最常使用到的硅掺杂工具就是高温石英炉，因此扩散炉这个称谓就沿用到今11. 列出扩散掺杂处理程序的三步步骤掺杂氧化层的沉积，氧化反应和驱入12. 为什么二氧化硅能够做作为扩散的遮蔽层用？大多数和半导体制程相关的掺杂物在二氧化硅中的活化能都高于其在单晶硅中的活化能，因此他 们在二氧化硅中的扩散速度

4、远小于在单晶硅中的扩散速度。所以二氧化硅可以作为扩散的遮蔽层使 用。但磷是例外 13什么是接面深度扩散出去的掺杂物浓度等于基片掺杂物浓度之处。14. 叙述钛金属硅化合物制程。15. 为什么晶圆在注入后必须以高温来退火？使用 RTA制程进行这项退火处理应用的优点是什么非晶态硅中的掺杂物原子会比那些键在单晶晶格中的掺杂物原子扩散快些，当温度较低时，扩散步骤的速度会比退火步骤快；然而在高温下 （1000度），退火步骤快些。RTA不但快速能够减少掺杂物在退火过程时的扩散情形，而且具有极佳的热积存控制能力16. 叙述PSG的再流动过程。我们能够使得 USG再流动吗？为什么在温度超过1000度时，PSG软

5、化并开始流动。 软化后PSG会在表面张力的作用下流动而使得介电 质的表面更加圆滑平坦，这样可以改善微影制程的解析度并使后续的金属化制程更加的顺利。 不能,USG用在IMD制程中，IMD制程温度不能超过 400 USG要求的温度比较高，会使金属层融化。17. 列出可用于P型掺杂多晶硅LPCVD制程中的制程气体。18. 为什么在低压化学气相沉积（LPCVD氮化硅制程中使用的氮源材料和氨气而不是氮气。19. RTP系统的升温速度是多少？高温炉的升温速度是多少？为什么高温炉的温度增加速率无法和 RTP系统一样快50-250 度/S 5-10 度/MIN高温炉由于热容量大，因此制程炉管或者是制程反应室的

6、温度只能慢慢地升高或者降低20. 和RTP系统相比，高温炉系统的优点是什么。高产量和低成本1列出组成光阻的四个成分 感光剂，聚合体，溶剂，添加剂2叙述正负光阻间的差异正光阻的图像会和光罩或倍缩光罩上的图像一样，负光阻的图像则是相反的图像3叙述微影制程的顺序。光阻涂布曝光显影4列出四种对准和曝光系统，并指出在 IC生产中哪种的解析度和使用率都最高接触式映象机邻接式映象机投影式映象机步进机 步进机的解析度和使用率最高5叙述晶圆在晶圆轨道机-步进机整合系统中的移动方式晶圆一一预备处理反应室一一自旋涂布机一一冷却平板一一步进机一一加热平板一一显影机一一冷 却平板6说明解析度和景深及数字孔径的关系。一个

7、光学系统所能达到的最小解析度是由光的波长和系统的数值孔径决定的 R=K1*波长/数值孔径面且增进有机的光阻与无机的硅挥着硅化合物表面之间的吸附力7. 列出两种底漆涂布的方法。哪一个是先进集成电路工厂较喜欢使用的方法？蒸汽底漆层涂布和自旋底漆层涂布。蒸汽底漆层涂布更受偏爱。因为它能减少由液态化学药制品 所夹带的微粒物质造成的表面污染。8. 哪些因素会影响到光阻自旋涂布的厚度和均匀性光阻的粘滞性，表面张力，光阻的干燥特性，自旋转速，加速度以及自旋的时间。光阻自旋涂布 的厚度和均匀性对加速度尤其敏感9. 软烘烤的目的是什么？列出烘烤过度和烘烤不足的后果软烘烤可以增进光阻在晶圆表面的附着力。 烘烤过度

8、：会导致光阻过早的聚合作用而引起曝光不灵敏。烘烤不足：所引起的硬化不足和果冻状的光阻，在晶圆进行期间都会造成小幅度的震动，这都 足以在光阻上产生不清晰的图像 11控制曝光制程的因素是什么曝光强度和曝光时间。高强度的光源对于达到高解析度和高生产量是很重要的12试解释曝光后烘烤的目的。在 PEB中烘烤过度和烘烤不足的后果降低驻波效应。烘烤不足将不足以消除驻波效应，过度烘烤将影响光阻的聚合作用且影响到显影 的制程13. 列出显影的三个步骤显影，洗涤，干燥14. 试解释硬烘烤的目的。假如光阻烘烤过度与烘烤不足会产生什么问题硬烘烤会去除光阻中的残余溶剂， 增加光阻的强度，借着更进一步的聚合作用来改进光阻

9、刻蚀和离子注入的抵抗力。同时由于更进一步的加热脱水二增加光阻在晶圆上的附着力。烘烤不足会造成光阻的高刻蚀速率并影响到它在晶圆上的附着力。烘烤过度会造成很差的解析度15. 列出微影技术制程之后的晶圆制程离子注入或者刻蚀16. 为何晶圆在进入下一个制程步骤之前需要检视如果晶圆无法通过检视，则光阻要被剥除而晶圆要被送回重做。在刻蚀和离子注入制程之前，光 阻上的图案只是暂时的。刻蚀和离子注入将是永久的。如果检视法相出错，则微影技术制程可以重做 晶圆。如果一个错的图案已经被刻蚀或者注入了，那晶圆就报废了17. 试解释寻求一个高强度及短波长光源的理由波长越短，图案解析度越好。高强度的光源曝光所需时间较短，

10、也能达到较好的解析度。高强度 的光源对于达到高解析度和高生产量是很重要的18. 为何在次四分之一微米的集成电路制造上需要 CMP制程当最小图形尺寸缩小到四分之一微米的时候， 再流动制程本身无法符合高微影及吸毒对于表面平坦化的要求，太过紧凑的热积存也限制了再流动制程的应用，这个时候必须要 CMP制程19. 光学微影技术极可能无法在纳米元件的图案化步骤上。纳米元件图形尺寸比可见光的波长还短20. 至少列出两种在未来肯能取代光学微影技术的另类微影技术极紫外线微影系统（EUV） X光微影系统，电子束微影系统，离子束微影系统 删除了章前和章后一样的问题第七章1解释等离子体等离子体是有着带电与中性粒子之准

11、中性的气体2列出等离子体的三种主要成分等离子体由中性原子或分子，电子（负电） ，离子（正电）构成3列出等离子体中的主要三种碰撞并且辨别其重要性离子化碰撞当电子和一个原子或者分子相碰撞时，他会将部分的能量传递至原子核或分子核说 束缚的轨道电子上。如果轨道电子获得的能量足以脱离核子的束缚，他就会变为自由电子激发松弛碰撞 有事轨道电子无法从撞击电子中获得足够的能量来逃脱原子核的束缚，然而，如 果碰撞能够给传递足够的能量而使轨道电子跃升到能量更高的轨道层中， 这个过程就称之为激发。 激发态不稳定，在激发轨道下的电子无法在此能量较高的轨道层中停留较常的时间， 它就会掉回原来的能阶分解碰撞 当电子和分子碰

12、撞时，如果因撞击二传递到分子的能量会比分子的键结能量要高时， 就会打破化学键产生自由基4. 列出在化学气相沉积 CVD和刻蚀制程中使用等离子体的好处CVD使用等离子体的好处:1在较低的温度下达到高沉积速度。 2利用离子轰击来控制沉积薄膜的 应力。3利用以氟为主的等离子体对沉积反应室进行干式清洗 4高密度等离子体源具有优异的间隙填充能力等离子体刻蚀优点除了包括非等向性刻蚀轮廓， 自动终端点侦测和化学品消耗量较低外， 还具有合理的高刻蚀速率，好的选择性和好的刻蚀均匀性5辨别等离子体增强式化学气相沉积 PECVD和等离子体刻蚀制程之间的重要差异CVD制程是添加材料到基片的表面， 而刻蚀制程是将材料从

13、基片的表面移除。 刻蚀制程在较低的压力下进行。低压和高抽气速率有助于增加离子轰击及从刻蚀反应室移除刻蚀副产品。 PECVD制程通常是在比刻蚀制程要高的压力下进行。6说出至少两种以上的高密度等离子体系统感应耦合等离子体源（ICP）和电子回旋共振等离子体源（ ECR7定义并说明平均自由路径以及它和压力之间的关系平均自由程是指粒子于粒子碰撞前能够移动的平均距离。 =1（1.414n ）.压力增大，自由程变小，压力减小，自由程变大8. 定义并说明磁场在等离子体上的效应有助于在低压下产生并维持高密度的等离子体源。离子在磁场中的轨道不同，他们会从磁场中的 不同位置射出。这样可以精确地选择所学要的离子，并舍

14、弃不需要的离子9. 叙述离子轰击以及它和等离子体制程之间的关系。由于电子的移动速度比离子要快得很多，因此靠近等离子体的东西都会带上负电。带负电的电极会排斥带负电的电子而吸引带正电的离子， 因此电极附近的离子会比电子多很多。 因正电荷和负电荷的差值而在电极附近形成一个肖层电位，肖层电位会加速离子朝向电极移动，造成离子轰击。离子轰击对于溅镀沉积，刻蚀和 CVD薄膜应力控制都非常重要2. 传统的PECBD反应室中的游离化速率是多少百万分之一到千万分之一4.PECVD制程如何在较低的温度下达到较高的沉积速度 当等离子体制程一开始产生后，任何在等离子体中由分解碰撞说产生的自由基能有效地化学反应 速率，这

15、样会明显增加沉积速率6. 等离子体中的哪种成分移动速度最快电子。由于电子最轻也最小，因此他比离子和中性分子更容易吸收外界的电力供应能量7. 当射频功率增加时，直流偏压会如何改变射频功率增加时，射频电位的振幅也增加。而等离子体电位和直流偏压也会增加8. 说明等离子体轰击在刻蚀， PECVD以及溅镀PVD制程中的重要性由电子解离分子而产生的自由基，会大大地提高 CVD和刻蚀制程的两者的化学反应速率。等离子体中受到激发-松弛机制而产生的辉光能够确实地指出在等离子体刻蚀和等离子体反应室清洁制程中 的光学制程的终端点9. 等离子体刻蚀反应室和 PECVD制程室之间的主要差异性在哪PECVD勺射频热电极的

16、面积和放置晶圆的接地面积大致相同， 具有较小的自我偏压， 制程压力较大。等离子体刻蚀反应室的射频热电极面积比接地电极面积要小。制程压力较小10. 在刻蚀反应室中通常将晶圆放在哪个电极上？放在较小的射频热电极上。以便在整个射频周期获得较高能量的离子轰击。 刻蚀需要较多的离子轰击。而较小电极上的自我偏压正好能够增加离子轰击的能量11. 为什么刻蚀反应室中需要有一个背面氦气冷却系统以及夹环或静电夹盘刻蚀必须在低压下进行， 然而低压不利于转移热能， 这就需要一个背面氦气冷却系统来转移晶圆上的热能。也需要夹环或静电夹盘来防止背面的高压氦气会将晶圆吹走12. 等离子体刻蚀系统中的刻蚀速率出现差错时，为什么

17、人们总是先检查射频系统13. 为什么电容耦合等离子体源无法产生高密度的等离子体当反应室的压力只有几个毫托的时候电子的只有路径和电极的间距大约相同或甚至更长，因此无 法产生足够的离子化碰撞。无法产生高密度的等离子体删除了章前和章后一样的问题第八章前1列出至少三种最常使用在集成电路芯片制造的掺杂物P型：硼；N型:磷、砷、锑2从一个CMOS芯片横截面辨认出至少三种掺杂区域4描述一个离子注入机的主要部分离子注入机包括：气体、真空、电机、控制、射束线系统。5解释通道效应并列举出至少两种降低此种效应的方法单晶硅中的晶格原子会整齐地排列着， 而且在特定的角度则可见到很多的通道。 假如一个离子以正确的注入角度

18、进入通道，它只要带有很少的能量就可以行进一个很长的距离。这就称作通道效应。1在倾斜的晶圆上做离子注入。 2.穿过一个屏蔽SiO2的薄层来进行注入。8.辨认与离子注入有关的安全性上问题1化学危险源；2电机危险源；3辐射危险源；4机械危险源。1列出在掺杂步骤中离子注入优于扩散的地方1低温，以光阻作遮蔽层； 2非等向性的掺杂物分布轮廓； 3能独立控制掺杂物浓度和接面深度；4批量及单晶圆制程。2列出至少三项在 CMOS集成电路制造中的注入制程阱区，临界电压，LDD和源极/漏极注入3离子注入对集成电路制造制程的主要改变是什么使用离子注入制程形成一个重度掺杂的 N型接面并不困难，因此 N型MOS晶体管在离

19、子注入制程被引进后就很快地取代了速度较慢的 P型MOS晶体管。在离子注入制程之后，高能量的掺杂手离子轰击硅基片的单晶结构。要修补晶体的损伤以及活化掺杂物则需要一个高温（ 1000C）的热退火步骤。因为热处理的温度很高会导致铝被熔化，所以需要另一种导体 -多晶硅金属硅化物当作栅极材料。4. 两种离子阻滞的机制是什么1原子核阻滞；2.电子阻滞。5. 掺杂步骤中最重要的结果是掺杂物的浓度与掺杂物的接面深度。在离子注入制程中由哪些因素来控 制这两项结果掺杂物浓度：离子束的电流和注入时间之组合来控制。掺杂物的界面深度：离子的能量。6. 当两种离子以相同的能量和入射角度注入进入单晶硅中时，它们在硅中会停在

20、相同的深度？解释原 因不会。因为离子在一个非晶态材料内的投影射程通常会遵循高斯分布。 并且通道效应还会导致某些离子穿透到单晶基片的深处。7. 试描述离子投影射程，离子能量和离子种类之间的关系以相同的离子种类而言，离子的能量越高，离的射程就越远；而在相同的能量之下，离子越轻，贝U 离子的射程就越远。8. 为什么晶圆在离子注入后需要退火在离子注入制程中，大量的离子注入会造成单晶基片内部靠表面的部分大量的晶格损坏， 进而使之变成非晶态，而且自我退火无法在短期内修复晶体的损坏。 晶格损坏必有在热退火步骤中被修复心恢复单晶的结构并活化掺杂物。只有当掺杂物原子在单晶体晶格位置时， 它们才能够有效地提供电子

21、或是空穴来当作电流的主要载体。9. 列出快速加热退火优于高温炉退火的地方在高温制程期间，单晶体的热退火、掺杂物原子的活化和掺杂物原子的扩散会同时发生。温度低时 扩散快，温度高时退火快。快速加热退火的快速升温、冷却可以使掺杂物的扩散减到最小。10. 为什么在制程期间一个离子注入器的射束线需要在高真空状态整个射束线必须要在高真空的状态以减少带电离子和中性气体分子沿着离子的轨迹发生碰撞， 碰撞会引起离子的散射和损失，并且会从离子与中性原子间的电荷交换碰撞而产生不想要的离子注入， 造成射束线的污染。11. 集成电路制造中使用的最毒气体是什么？如何辨认他？他是 P型掺杂物还是N型掺杂物锑sb,易碎，银白

22、色金属，n型掺杂物。12. 为什么离子注入机需要高压电力供应在电机系统中，需要有高压的直流电用来加速离子。 热灯丝需要大电流和一个几百伏特的偏压电力供应系统；一个射频离子源则需要大约一千瓦的射频电力供应。13. 在进入离子注入机前，一个工作人员需要用接地线接触工具的零件，为什么高电压会产生大量的静电荷，如果没有完全放电的话，在与其接触时就会引起电压，因此在进入注 入机工作之前就需要用接地棒将所有零件放电。14. 试解释当一个人在为射束管做湿式清洁时为什么需要带上双层手套15. 在离子注入制程中为何晶圆通常会被倾斜倾斜是为了减少通道效应。借着倾斜晶圆，离子会倾斜地与晶圆碰撞而不会进入通道。入射的

23、离子 会立刻以原子核碰撞的方式而有效地减少通道效应。16. 列出阱区注入和源极/漏极注入制程的能量及电流条件。试解释你的答案阱区注入：这是一个高能量的离子注入制程。 需要形成一个称作阱区的深接面以使金属氧化物半导体晶体管可在其上建立。源极/漏极注入：高电流低能量的注入制程。使用高电流离子束来重度地掺杂硅芯片。17. 假如质谱仪磁铁的直流电不准确，可能会发生什么问题会选择错误的注入离子。 在磁场内带电荷的粒子会因磁场而开始旋转。 螺旋转动半径与带电粒子的能量，磁场强度和带电粒子的 m/q比值有关，设置正确的磁场强度就可以精确地选择想要的离子种 类，排除不要的离子，故若直流电流不正确，就会导致错误

24、的磁场强度，选择出错误的掺杂离子。18. 加入加速电极的电压没有被正确地校准，所测量出的数值将不会是正确的数字，这样会造成怎样 的之制程问题没有正确的加速电压，则离子加速后的能量不是想要的，离子的注入深度也就会错误。19离子注入和等离子体浸置型离子注入之间的主要差异有哪些a等离子体浸置性离子注入是一个没有离子种类与离子能量选择的离子注入制程。b等离子体浸置性离子注入掺杂离子流通量主要是受微波的功率控制，而且离子能量则主要是由 偏压RF功率来决定。C等是一个低能量的制程D与标准式离子注入相比等 缺点是无法选择特殊的离子种类E离子流通量会受到等离子体位置及反应室压力的影响，而且离子能量的分布范围很

25、广。F难以精确地控制残杂物的浓度和接面深度。第5章章前 LPCVD的话再加上真空系统。优点：4. 说明氧化前清洗的重要性 砖爲 w/pr# 5辨认干式氧化和湿式氧化制程及应用的差异性闲置状态下通入净化氮气气体闲置状态下通入制程氦气气体在制程氮气流下把 晶舟推入反映炉管一一氮气氛围下升温一一氮气分为下达到稳定温度一一关闭氮气，通入氧气和氯化氢关闭氧气，通入氮气，进行退火氮气氛围下降温氦气氛 围下拉出晶舟一一进行下一批操作闲置状态下通入净化氮气气体 闲置状态下通入制程氦气气体 通入氮气气流和大量氧气一一通入氮气气流和大量氧气，推入晶舟一一通入氮气气流和大量氧气，开始升温一一通入氮气气流和大量氧气，

26、 达到稳定温度一一注入氧气并关掉氮气一一稳定氧气气流打开氢氧气流，并点燃一一稳定氢气流一一利用氧气和氢气进行蒸汽氧化反应一一关闭氢气， 通入氧气一一关闭氧气，通入氮气一一进行下一批操作。湿式氧化具有较高的生长速率，干式氧化 的生长速率比湿式的低，但干式氧化生长的薄膜品质比湿式的好。薄的氧化层如屏蔽氧化层，衬垫 氧化层，栅极氧化层通常用干式氧化离子注入能对掺杂物的浓度和掺杂物的分部提供较佳的控制 退火中能加品格损伤修复，以使其恢复单晶结构并活化掺杂物a. much faster ramp rate（75 to 150c/sec）b. high temperature（up to 1200c）c. faster processd. mini mize the dopa nt diffusi one. better con trol of thermal budgetf. better wafer to wafer uni formity con trol2. 叙述一种热氧化制程，为何在硅的局部氧化形成是，氧化薄膜会向硅基片内生长硅的氧化。氧化制程中的氧气是气体，而硅则来自固态基片，因此当二氧化硅在生长时，它就会消 耗基片上的硅，而这层薄膜就会向着硅基片内生长。3. 形成整面全区氧化层同城使用何种氧化制程，