半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全)
常用术语翻译
active region 有源区
2.active ponent有源器件
3.Anneal退火
4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积
5.BEOL（生产线）后端工序
6.BiCMOS双极CMOS
7.bonding wire 焊线，引线
8.BPSG 硼磷硅玻璃
9.channel length沟道长度
10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积
11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化
12.damascene 大马士革工艺
13.deposition淀积
14.diffusion 扩散
15.dopant concentration掺杂浓度
16.dry oxidation 干法氧化
17.epitaxial layer 外延层
18.etch rate 刻蚀速率
19.fabrication制造
20.gate oxide 栅氧化硅
21.IC reliability 集成电路可靠性
22.interlayer dielectric 层间介质（ILD）
23.ion implanter 离子注入机
24.magnetron sputtering 磁控溅射
25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积
26.pc board 印刷电路板
27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD
28.polish 抛光
29.RF sputtering 射频溅射
30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）
第一章半导体产业介绍
1. 什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？(15分)
集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。
集成电路芯片/元件数产业周期
无集成 1 1960年前
小规模(SSI) 2到50 20世纪60年代前期
中规模(MSI) 50到5000 20世纪60年代到70年代前期
大规模(LSI) 5000到10万20世纪70年代前期到后期
超大规模(VLSI) 10万到100万20世纪70年代后期到80年代后期
甚大规模(ULSI) 大于100万20世纪90年代后期到现在
2. 写出IC 制造的５个步骤？(15分)
Wafer preparation(硅片准备)
Wafer fabrication (硅片制造)
Wafer test/sort (硅片测试和拣选)
Assembly and packaging (装配和封装)
Final test(终测)
3. 写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？(15分)
发展方向：提高芯片性能——提升速度(关键尺寸降低,集成度提高,研发采用新材料)，降低功耗。
提高芯片可靠性——严格控制污染。
降低成本——线宽降低、晶片直径增加。
摩尔定律指：IC 的集成度将每隔一年翻一番。
1975年被修改为：IC 的集成度将每隔一年半翻一番。
4. 什么是特征尺寸CD？(10分)
最小特征尺寸，称为关键尺寸（Critical Dimension，CD）CD常用于衡量工艺难易的标志。
5. 什么是More moore定律和More than Moore定律？(10分)
“More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。
从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小。
与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。
“More Than Moore”指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸如
从系统组件级向3D集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。
6. 名词解释：high-k; low-k; Fabless; Fablite; IDM; Foundry;Chipless(20分)
high-k：高介电常数。
low-k：低介电常数。
Fabless：IC 设计公司，只设计不生产。
Fablite：轻晶片厂，有少量晶圆制造厂的IC公司。
IDM：集成器件制造商(IDM-Integrated Device Manufactory Co.)，从晶圆之设计、制造到以
自有品牌行销全球皆一手包办。
Foundry：标准工艺加工厂或称专业代工厂商。
Chipless：既不生产也不设计芯片，而是设计IP内核，授权给半导体公司使用。
7. 例举出半导体产业的8种不同职业并简要描述. (15分)
1.硅片制造技师：负责操作硅片制造设备。一些设备维护以及工艺和设备的基本故障查询。
2.设备技师：查询故障并维护先进设备系统，保证在硅片制造过程中设备能正确运行。
3.设备工程师：从事确定设备设计参数和优化硅片生产的设备性能。
4.工艺工程师：分析制造工艺和设备的性能以确定优化参数设置。
5.实验室技师：从事开发实验室工作，建立并进行试验。
6：成品率/失效分析技师：从事与缺陷分析相关的工作，如准备待分析的材料并操作分析设备以确定在硅片制造过程中引起问题的根源。
7.成品率提高工程师：收集并分析成品率及测试数据以提高硅片制造性能。
8.设施工程师：为硅片制造厂的化学材料、净化空气及常用设备的基础设施提供工程设计支持。
第二章半导体材料特性第五章半导体制造中的化学品第六章硅片制造中的玷污控制
1.最通常的半导体材料是什么？该材料使用最普遍的原因是什么？（第二章）（10分）
答：最通常的半导体材料是硅。原因：1.硅的丰裕度;2.更高的融化温度允许更高的工艺容限;3.更宽的工作温度范围;4.氧化硅的自然生成.
2.砷化镓相对于硅的优点是什么？（第二章）（5分）
答：砷化镓具有比硅更高的电子迁移率，因此多数载流子也移动得比硅中的更快。砷化镓也有减小寄生电容和信号损耗的特性。这些特性使得集成电路的速度比由硅制成的电路更快。GaAs器件增进的信号速度允许它们在通信系统中响应高频微波信号并精确地把它们转换成电信号。硅基半导体速度太慢以至于不能响应微波频率。砷化镓的材料电阻率更大，这使得砷化镓衬底上制造的半导体器件之间很容易实现隔离，不会产生电学性能的损失。
3.描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。（第五章）（5分）
答：去离子水:在半导体制造过程中广泛使用的溶剂，在它里面没有任何导电的离子。DI Water 的PH值为7，既不是酸也不是碱，是中性的。它能够溶解其他物质，包括许多离子化合物和供价化合物。当水分子（H2O)溶解离子化合物时，它们通过克服离子间离子键使离子分离，然后包围离子，最后扩散到液体中。
4.例举出硅片厂中使用的五种通用气体。（第五章）（5分）
答：氧气（O2)、氩气（Ar)、氮气（N2）、氢气（H2）和氦气（He)
5.对净化间做一般性描述。（第六章）（10分）
答：净化间是硅片制造设备与外部环境隔离，免受诸如颗粒、金属、有机分子和静电释放（ESD)的玷污。一般来讲，那意味着这些玷污在最先进测试仪器的检测水平范围内都检测不到。净化间还意味着遵循广泛的规程和实践，以确保用于半导体制造的硅片生产设施免受玷污。
6.什么是硅片的自然氧化层？由自然氧化层引起的三种问题是什么？（第六章）（10分）答：自然氧化层:如果曝露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被氧化。这一薄氧化层称为自然氧化层。硅片上最初的自然氧化层生长始于潮湿，当硅片表面暴露在空气中时，一秒钟内就有几十层水分子吸附在硅片上并渗透到硅表面，这引起硅表面甚至在室温下就发生氧化。自然氧化层引起的问题是：①将妨碍其他工艺步骤，如硅片上单晶薄膜的生长和超薄氧化层的生长。②另一个问题在于金属导体的接触区，如果有氧化层的存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流流过。③对半导体性能和可靠性有很大的影响
7.例举硅片制造厂房中的7种玷污源。（第六章）（10分）
答：硅片制造厂房中的七中沾污源：（1）空气:净化级别标定了净化间的空气质量级别，它是由净化室空气中的颗粒尺寸和密度表征的；（2）人:人是颗粒的产生者，人员持续不断的进出净化间，是净化间沾污的最大来源；（3）厂房:为了是半导体制造在一个超洁净的环境中进行，有必要采用系统方法来控制净化间区域的输入和输出；（4）水:需要大量高质量、超纯去离子水，城市用水含有大量的沾污以致不能用于硅片生产。去离子水是硅片生产中用得最多的化学品（5）工艺用化学品:为了保证成功的器件成品率和性能，半导体工艺所用的液态化学品必须不含沾污；（6）工艺气体:气体流经提纯器和气体过滤器以去除杂质和颗粒；（7）生产设备:用来制造半导体硅片的生产设备是硅片生产中最大的颗粒来源。
8.解释空气质量净化级别。（第六章）（5分）
答：净化级别标定了净化间的空气质量级别，它是由净化室空气中的颗粒尺寸和密度表征的。这一数字描绘了要怎样控制颗粒以减少颗粒玷污。净化级别起源于美国联邦标准2009.如果净化间级别仅用颗粒数来说明，例如1级净化间，则只接受1个0.5um的颗粒。这意味着每立方英尺中尺寸等于或大于0.5um的颗粒最多允许一个。
9.描述净化间的舞厅式布局。（第六章）（10分）
答：净化间的舞厅式布局为大的制造间具有10000级的级别，层流工作台则提供一个100级的生产环境。
10.解释水的去离子化。在什么电阻率级别下水被认为已经去离子化？（第六章）（10分）答：用以制造去离子水的去离子化过程是指，用特制的离子交换树脂去除电活性盐类的离子。18MΩ-cm电阻率级别下水被认为已经去离子化。
11.描述RCA清洗工艺。（第六章）（10分）
答：工业标准湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺，由美国无线电公司（RCA）于20世纪60年代提出。RCA湿法清洗由一系列有序的浸入两种不同的化学溶液组成：1号标准清洗液（SC-1）和2号标准清洗液（SC-2）。SC-1的化学配料为NH4OH/H2O2/H2O这三种化学物按1:1:5到1：2：7的配比混合，它是碱性溶液，能去除颗粒和有机物质，SC-1湿法清洗主要通过氧化颗粒或电学排斥起作用。SC-2的组分是HCL/H2O2/H2O,按1：1：6到1：2：8的配比混合，用于去除硅片表面的金属。改进后的RCA清洗可在低温下进行，甚至低到45摄氏度
12.例出典型的硅片湿法清洗顺序。（第六章）（10分）
硅片清洗步骤：(1)H2SO4/H2O2(piranha):有机物和金属；(2)UPW清洗（超纯水）:清洗；
(3)HF/H2O（稀HF）:自然氧化层；(4)UPW清洗:清洗；(5)NH4OH/H2O2/H2O(SC-1):颗粒；
(6)UPW清洗:清洗；(7)HF/H2O:自然氧化层；(8)UPW清洗:清洗；(9)HCL/H2O2/H2O(SC-2):金属；(10)UPW清洗:清洗；(11)HF/H2O:自然氧化层；(12)UPW清洗:清洗；(13)干燥:干燥
第三章器件技术基础
1.按构成集成电路基础的晶体管分类可以将集成电路分为哪些类型？每种类型各有什么特征？（40分）
答：分为三种，双极集成电路，MOS集成电路，双极-MOS（BiMOS）集成电路。
双极集成电路：采用的有源器件是双极晶体管，特点：速度高，驱动能力强，但功耗大，集成能力低。
MOS集成电路：采用的有源器件是MOS晶体管，特点：输入阻抗高，抗干扰能力强，功耗小，集成度高。
双极-MOS（BiMOS）集成电路：同时包含双极和MOS晶体管，特点：综合了速度高，驱动能力强，抗干扰能力强，功耗小，集成度高的优点，但制造工艺复杂。
2. 什么是无源元件？例举出两个无源元件的例子。什么是有源元件？例举出两个有源元件的例子。（30分）
答：无源元件：在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。这些元件无论如何和电源相连，都可以传输电流。如电阻，电容。
有源元件：内部有电源存在，不需要能量的来源而实行它特定的功能，而且可以控制电流方向，可放大信号。如二极管，晶体管。
3. 什么是CMOS技术？什么是ASIC？（30分
答：CMOS（互补型金属氧化物半导体）技术：将成对的金属氧化物半导体
ASIC：（Application Specific Integrated Circuits）专用集成电路，是指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。优点是：体积小，重量轻，功耗低，可靠性好，易于获得高性能，保密性好，大批量应用时显著降低成本。
第四章硅和硅片制备
1.例举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅的纯度能达到多少？（50分）
第一步：用碳加热硅石来制备冶金级硅
第二步：通过化学反应将冶金级硅提纯以生成三氯硅烷
第三步：利用西门子方法，通过三氯硅烷和氢气反应来生产半导体级硅
纯度能达到99.99999999%
2. 将圆柱形的单晶硅锭制备成硅片需要哪些工艺流程？（30分）
整形处理，切片，磨片和倒角，刻蚀，抛光，清洗，硅片评估，包装
3.什么是外延层？为什么硅片上要使用外延层？（20分）
外延层是指在硅的外延中以硅基片为籽晶生长一薄膜层，新的外延层会复制硅片的晶体结构，并且结构比原硅片更加规则。外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性，例如可以控制外延层掺杂厚度、浓度、轮廓，而这些因素与硅片衬底无关的，这种控制可以通过外延生长过程中的掺杂来实现。外延层还可以减少CMOS器件中的闩锁效应。
第七章测量学和缺陷检查第八章工艺腔中的气体控制第十九章硅片测试第二十章装配与封装
1..给出半导体质量测量的定义。例出在集成电路制造中12种不同的质量测量（第七章）（10分）
半导体质量测量定义了硅片制造的规范要求，以确保满足器件的性能和可靠性。集成电路制造中的12种不同的质量测量：1.膜厚2.方块电阻3.膜应力4.折射率5.掺杂浓度6.无图形表面缺陷7.有图形表面缺陷8.关键尺寸9.台阶覆盖10.套刻标记11.电容-电压特性12.接触的角度
2.硅片关键尺寸测量的主要工具是什么？（第七章）（5分）
硅片关键尺寸测量的主要工具是扫描电子显微镜（SEM），它能放大10万到30万倍，这明显高于光学显微镜，用扫描电子显微镜观测硅片的横截面部分能提供缺陷的信息，常与其他分析技术结合使用，如EDX或FIB。
3.解释投射电子能显微镜。（第七章）（10分）
TEM把加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的电子碰撞而电子与样品中的原子的碰撞而改变方向，从而产生立体角散射，散射角的大小与样品的密度、厚度有关，因此可以形成明暗不同的影像。TEM是惟一定量测量硅片上一些非常小特征尺寸的测量工具
4.例出并描述4种真空范围。（第八章）（5分）
四种真空范围：（1）低级真空:气流主要是由分子间碰撞产生的（也称滞留），压强高得足以机械型压力测量仪测量。（2）中级真空:范围是1托到10e-3托。（3）高级真空:气体分子间很少有碰撞。（4）超高级真空:是高级真空的延伸，通过对真空腔的设计和材料的严格控制尽量减少不需要的气体成分。
5.给出使用初级泵和真空泵的理由。（第八章）（5分）
答：当真空里的压强减低时，气体分子间的空间加大了，这成为气体流过系统及在工艺腔内产生等离子体的重要因素。而初级泵可以去除腔内99.99%的原始空气或其他成分，高级真空泵用来获得压力范围10e-3托到10e-9托的高级和超高级真空。
6.例举并描述IC生产过程中的5种不同电学测试。（第十九章）（5分）
答：IC生产过程中的5种不同电学测试：（1）IC设计验证:描述、调试和检验新的芯片设计，保证符合规格要求，是在生产前进行的。（2）在线参数测试:为了监控工艺，在制作过程的早期（前端）进行的产品工艺检验测试。在硅片制造过程中进行。（3）硅片拣选测试（探针）:产品功能测试，验证每一个芯片是否符合产品规格。在硅片制造后进行。（4）可靠性:集成电路加电并在高温下测试，以发现早期失效（有时候，也在在线参数测试中进行硅片级的可靠性测试）。在封装的IC进行。（5）终测:使用产品规格进行的产品功能测试。在封装的IC 进行。
7.例举并解释5个进行在线参数测试的理由。（第十九章）（5分）
答：五个进行在线参数测试的理由为：(1）鉴别工艺问题:硅片制造过程中工艺问题的早期鉴定（而不是等到已经完成了硅片制造才发现有问题进行测试。（2）通过/失效标准:依据通过/失效标准决定硅片是否继续后面的制造程序。（3）数据收集:为了改进工艺，收集硅片数据以评估工艺倾向（如沟道长度的改变）。（4）特殊测试:在需要的时候评估特殊性能参数（如特殊客户需求）。（5）硅片级可靠性:需要确定可靠性与工艺条件的联系时，进行随机的硅片级可靠性测试
8.什么是IC可靠性？什么是老化测试？（第十九章）（10分）
IC可靠性是指器件在其预期寿命内，在其使用环境中正常工作的概率，换句话说就是集成电路能正常使用多长时间。老化测试在很苛刻的环境中（如吧温度提高到85℃，提高偏置电压）给芯片加电并测试，使不耐用的器件失效，从而避免它们被交给客户），这种测试能够产生更可靠的集成电路，但往往需要长时间的测试，十几甚至数百小时，这是一种费钱耗时的工作
9.例举在线参数测试的4个主要子系统。（第十九章）（5分）
在线参数测试的4个主要子系统为：（1）探针卡接口:是自动测试仪与待测器件之间的接口。（2）硅片定位:为测试硅片，首先要确与探针接触的硅片的探针仪位置。（3）测试仪器:高级集成电路需要能够在测试结构上快速、准确、重复地测量亚微安级电流和微法级电容的自动测试设备，它控制测试过程（4）作为网络主机或客户机的计算机:指导测试系统操作的计算机包括测试软件算法、自动测试设备、用于硅片定位的探查控制软件、测试数据的保存和控制、系统校准和故障诊断。
10.例举并描述硅片拣选测试中的三种典型电学测试（第十九章）（5分）
硅片拣选测试中的三种典型电学测试：（1）DC测试:第一电学测试是确保探针和压焊点之间良好电学接触的连接性检查。这项检查保证了技术员的测试仪安装正常。（2）输出检查:硅片挑选测试用来测试输出信号以检验芯片性能。主要验证输出显示的位电平（逻辑“1”或高电平，逻辑“0”或低电平），是否和预期的一致。（3）功能测试:功能测试检验芯片是否按照产品数据规范的要求工作。功能测试软件程序测试芯片的所有方面，它将二进制测试图形加入被测器件并验证其输出的正确性。
11.什么是印刷电路板（第二十章）（5分）
印刷电路板（PCB）又称为底板或载体，用焊料将载有芯片的集成电路块粘贴在板上的电路互连，同时使用连接作为其余产品的电子子系统的接口。
12.例举出传统装配的4个步骤。（第二十章）（5分）
传统装配的4个步骤：1.背面减薄;2.分片;3.装架;4.引线键合
13.例举出两种最广泛使用的集成电路封装材料。（第二十章）（5分）
两种最广泛使用的集成电路封装材料是塑料封装和陶瓷封装
14.例举并描述6种不同的塑料封装形式。陶瓷封装的两种主要封装方法是什么？（第二十章）（10分）
答：6种不同的塑料封装形式：（1）双列直插封装（DIP）:典型有两列插孔式管脚向下弯，穿过电路板上的孔。（2）单列直插封装（SIP）:是DIP的替代品，用以减小集成电路组件本体所占据电路板的空间。（3）薄小型封装（TSOP）:广泛用于存储器和智能卡具有鸥翼型表面贴装技术的管脚沿两边粘贴在电路板上相应的压点。（4）西边形扁平封装（QFP）:是一种在外壳四边都有高密度分布的管脚表面贴装组件。（5）具有J性管脚的塑封电极芯片载体（PLCC）（6）无引线芯片载体（LCC）:是一种电极被管壳周围包起来以保持低刨面的封装形式
15．例举出7种先进封装技术。（第二十章）（10分）
7种先进封装技术包括：（1）倒装芯片:将芯片的有源面（具有表面键合压点）面向基座的粘贴封装技术。（2）球栅阵列（BGA）:与针栅阵列有相似的封装设计，有陶瓷或塑料的基座构成基座具有用于连接基座与电路板的共晶Sn/Pb焊料球的面阵列。（3）板上芯片（COB）:被开发以集成电路芯片直接固定到具有其它SMT和PIH组件的基座上，又被称为直接芯片粘贴。（4）卷带式自动键合（TAB）:是一种I/O封装方式，它使用塑料袋作为新片载体。（5）多芯片模块（MCM）:是一种将几个芯片固定在同意基座上的封装形式。（6）芯片尺寸封装（CSP）:一般定义是小于芯片占地面积1.2倍的集成电路封装形式。（7）圆片级封装:是第一级互联和在划片前硅片上的封装I/O端得形成。
第九章集成电路制造工艺概括
1．例举出芯片厂中6个不同的生产区域并对每一个生产区域做简单描述。（20分）
答：芯片厂中通常分为扩散区、光刻区、刻蚀区、离子注入区、薄膜生长区和抛光区6个生产区域：
扩散区是进行高温工艺及薄膜积淀的区域，主要设备是高温炉和湿法清洗设备；
②光刻区是芯片制造的心脏区域，使用黄色荧光管照明，目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上；
③刻蚀工艺是在硅片上没有光刻胶保护的地方留下永久的图形；
④离子注入是用高压和磁场来控制和加速带着要掺杂的杂质的气体；高能杂质离子穿透涂胶硅片的表面，形成目标硅片；
⑤薄膜生长主要负责生产各个步骤中的介质层与金属层的淀积。
⑥抛光，即CMP（化学机械平坦化）工艺的目的是使硅片表面平坦化。
2．离子注入前一般需要先生长氧化层，其目的是什么？（10分）
答：氧化层保护表面免污染，免注入损伤，控制注入温度。
3．离子注入后为什么要进行退火？（10分）
答：推进，激活杂质，修复损伤。
4．光刻和刻蚀的目的是什么？（20分）
答：光刻的目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上，而刻蚀的目的是在硅片上无光刻胶保护的地方留下永久的图形。即将图形转移到硅片表面。
5．为什么要采用LDD工艺？它是如何减小沟道漏电流的？（10分）
答：沟道长度的缩短增加了源漏穿通的可能性，将引起不需要的漏电流，所以需要采用LDD 工艺。轻掺杂漏注入使砷和BF2这些较大质量的掺杂材料使硅片的上表面成为非晶态。大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，从而减少源漏间的沟道漏电流效应。6．为什么晶体管栅结构的形成是非常关键的工艺？更小的栅长会引发什么问题？（10分）答：因为它包括了最薄的栅氧化层的热生长以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，而后者是整个集成电路工艺中物理尺度最小的结构。多晶硅栅的宽度通常是整个硅片上最关键的CD线宽。随着栅的宽度不断减少，栅结构（源漏间的硅区域）下的沟道长度也不断减少。晶体管中沟道长度的减少增加了源漏间电荷穿通的可能性，并引起了不希望的沟道漏电流。
7、描述金属复合层中用到的材料？(10分)
答：采用三明治金属结构，包括：
（1）淀积Ti，使钨塞和下一层金属良好键合，层间介质良好键合；
（2）Al,Au合金，加入铜抗电迁移；
（3）TiN作为下一次光刻的抗反射层；
8、STI隔离技术中，为什么采用干法离子刻蚀形成槽？(10分)
答：采用干法刻蚀，是为了保证深宽比。
第十章氧化
1．二氧化硅薄膜在集成电路中具有怎样的应用？（15分）
①器件保护（避免划伤和污染），因sio2致密；
②表面钝化（饱和悬挂键，降低界面态；需一定厚度，降低漏电流等）；
③用作绝缘介质和隔离（LOCOS,STI）如：隔离（如场氧，需要一定的厚度）、④绝缘栅（膜厚均匀，无电荷和杂质，需干氧氧化）、多层布线绝缘层、电容介质等；
⑤选择性扩散掺杂的掩膜
2.说明水汽氧化的化学反应，水汽氧化与干氧氧化相比速度是快还是慢？为什么？（15分）化学反应：Si+2H2O->SiO2+2H2
水汽氧化与干氧氧化相比速度更快，因为水蒸气比氧气在二氧化硅中扩散更快、溶解度更高
3.描述热氧化过程。（20分）
①干氧：Si＋O2 SiO2
氧化速度慢，氧化层干燥、致密，均匀性、重复性好，与光刻胶
的粘附性好
②水汽氧化：Si+H2O SiO2（固）+H2(气)
氧化速度快，氧化层疏松，均匀性差，与光刻胶的粘附性差
③湿氧：氧气携带水汽，故既有Si与氧气反应，又有与水汽反应
氧化速度、氧化质量介于以上两种方法之间
4.影响氧化速度的因素有哪些？(15分)
掺杂物、晶体晶向、压力、温度、水蒸气
5. 例举并描述热生长SiO2 – Si系统中的电荷有哪些？（15分）
界面陷阱电荷、可移动氧化物电荷
6.立式炉系统的五部分是什么？例举并简单描述(20分)
工艺腔、硅片传输系统、气体分配系统、尾气系统、温控系统
工艺腔是对硅片加热的场所，由垂直的石英罩钟、多区加热电阻丝和加热管套组成硅片传输系统在工艺腔中装卸硅片，自动机械在片架台、炉台、装片台、冷却台之间移动气体分配系统通过将正确的气体通到炉管中来维持炉中气氛控制系统控制炉子所有操作，如工艺时
间和温度控制、工艺步骤的顺序、气体种类、气流速率、升降温速率、装卸硅片
第十一章淀积
1.什么是薄膜？例举并描述可接受的薄膜的8个特性。(15分)
薄膜：指某一维尺寸远小于另外两维上的尺寸的固体物质。
好的台阶覆盖能力、高的深宽比填隙能力(>3:1)
厚度均匀(避免针孔、缺陷）、高纯度和高密度、受控的化学剂量
结构完整和低应力、好的粘附性（避免分层、开裂致漏电）
2.例举并描述薄膜生长的三个阶段。（10分）
（1）晶核形成
分离的小膜层形成于衬底表面，是薄膜进一步生长的基础。
（2）凝聚成束
形成(Si)岛，且岛不断长大
（3）连续成膜
岛束汇合并形成固态的连续的薄膜淀积的薄膜可以是单晶（如外延层）、多晶（多晶硅栅）和无定形（隔离介质，金属膜）的
3.什么是多层金属化？它对芯片加工来说为什么是必需的？（10分）
多层金属化：用来连接硅片上高密度器件的金属层和绝缘层
关键层：线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层。
对于ULSI集成电路而言，特征尺寸的范围在形成栅的多晶硅、栅氧以及距离硅片表面最近的金属层。
介质层
层间介质（ILD）
ILD－1：隔离晶体管和互连金属层；隔离晶体管和表面杂质。采用低k介质作为层间介质，以减小时间延迟，增加速度。
4.例举淀积的5种主要技术。（10分）
a.APCVD(Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)
b.LPCVD
c.等离子体辅助CVD：HDPCVD(High-Density Plasma CVD)、PECVD(Plasma enhanced CVD)
d.VPE和金属有机化学气相淀积
电化学淀积（ECD）、化学镀层物理方法：（1）PVD
（2）蒸发(含MBE) （3）旋涂( SOG, SOD)
5.描述CVD反应中的8个步骤（15分）。
1) 质量传输 2) 薄膜先驱物反应 3) 气体分子扩散 4) 先驱物吸附
5) 先驱物扩散进衬底 6) 表面反应 7) 副产物解吸 8) 副产物去除
6.例举高k介质和低k介质在集成电路工艺中的作用。（10分）
（1）低k介质须具备
低泄漏电流、低吸水性、低应力、高附着力、高硬度、高稳定性、好的填隙能力，便于图形制作和平坦化、耐酸碱以及低接触电阻。
研究较多的几种无机低介电常数
（二）高k介质
应DRAM存储器高密度储能的需要，引入了高 k介质，在相同电容（或储能密度）可以增加栅介质的物理厚度，避免薄栅介质隧穿和大的栅漏电流。同时，降低工艺难度。
有潜力的高k介质：Ta2O5, (BaSr)TiO3.
7、名词解释：CVD、LPCVD、PECVD、VPE、BPSG。（将这些名词翻译成中文并做出解释）（10分）
（1）CVD、化学气相淀积（Chemical Vapor Deposition）是指利用热能、辉光放电等离子体或其它形式的能源，使气态物质在固体的热表面上发生化学反应并在该表面上淀积，形成稳定的固态物质的工艺过程。
（2）低压CVD（LPCVD）装片；炉子恒温并对反应室抽真空到1.3 Pa ；充N2 气或其它惰性气体进行吹洗；再抽真空到1.3 Pa ；完成淀积；关闭所有气流，反应室重新抽到1.3 Pa ；回充N2 气到常压，取出硅片。
（3）等离子体增强CVD（PECVD）淀积温度低，冷壁等离子体反应，产生颗粒少，需要少的清洗空间等等离子体辅助CVD的优点。
（4）VPE气相外延：硅片制造中最常用的硅外延方法是气相外延，属于CVD范畴。在温度为800-1150℃的硅片表面通过含有所需化学物质的气体化合物，就可以实现气相外延。（5）BPSG：硼磷硅玻璃（boro-phospho-silicate-glass，BPSG）：这是一种掺硼的SiO2玻璃。可采用CVD方法（SiH4+O2+PH3+B2H6，400oC~450oC）来制备。BPSG与PSG（磷硅玻璃）一样，在高温下的流动性较好，广泛用作为半导体芯片表面平坦性好的层间绝缘膜8、质量输运限制CVD和反应速度限制CVD工艺的区别？（10分）
1、质量传输限制淀积速率淀积速率受反应物传输速度限制，即不能提供足够的反应物到衬底表面，速率对温度不敏感（如高压CVD）。
2、反应速度限制淀积速率
淀积速率受反应速度限制，这是由于反应温度或压力过低(传输速率快)，提供驱动反应的能量不足，反应速率低于反应物传输速度。可以通过加温、加压提高反应速度。
9、采用LPCVD TEOS淀积的是什么膜？这层膜的优点是什么？（10分）
多晶硅薄膜
用TEOS(正硅酸乙酯）-臭氧方法淀积SiO2 Si（C2H5O4）＋8O3 SiO2＋10H2O＋8CO2 优点：
a、低温淀积；
b、高的深宽比填隙能力；
c、避免硅片表面和边角损伤；
第十二章金属化第十八章化学机械平坦化
1.解释下列名词：互连、接触、通孔和填充塞（第十二章）（10分）
（1）互连:由导电材料，如铝、多晶硅和铜制成的连线将电信号传输到芯片的不同部分。互连也被用于芯片上器件和器件整个封装之间的金属连接。（2）接触:硅芯片内部的器件与第一金属层间在硅片表面的连接。（3）通孔:穿过各种介质从某一金属层到毗邻金属层形成电通路的开口。（4）填充薄膜:用金属薄膜填充通孔以便在两层金属间形成电连接
2.例举并描述金属用于硅片制造的7种要求。（第十二章）（10分）
答：金属用于硅片制造的七个要求：1.导电率：为维持电性能的完整性，必须具有高电导率，能够传导高电流密度。2.粘附性：能够粘附下层衬底，容易与外电路实现电连接。与半导体和金属表面连接时接触电阻低。 3.淀积：易于淀积并经相对的低温处理后具有均匀的结构和组分（对于合金）。能够为大马士革金属化工艺淀积具有高深宽比的间隙。4.刻印图形/平坦化：为刻蚀过程中不刻蚀下层介质的传统铝金属化工艺提供具有高分辨率的光刻图形；大马士革金属化易于平坦化。5.可靠性：为了在处理和应用过程中经受住温度循环变化，金属应相对柔软且有较好的延展性。6.抗腐蚀性：很好的抗腐蚀性，在层与层之间以及下层器件区具有最小的化学反应。7.应力：很好的抗机械应力特性以便减少硅片的扭曲和材料失效，比如断裂、空洞的形成和应力诱导腐蚀。
3.解释铝已经被选择作为微芯片互连金属的原因（第十二章）（10分）
答：（1）铝与P型硅及高浓度N型硅均能形成低欧姆接触；（2）电阻率低 (3）与SiO2粘附性强，无需粘附层-----铝很容易和二氧化硅反应，加热形成氧化铝；（4）能单独作为金属化布线，工艺简单；（5）能用电阻丝加热蒸发，工艺简单；（6）铝互连线与内引线键合容易；（7）能轻易淀积在硅片上，可用湿法刻蚀而不影响下层薄膜。综上所述，在硅IC制造业中，铝和它的主要过程是兼容的，电阻低，可不加接触层、粘附层和阻挡层等，工艺简单，产品价格低廉。
4.例举并讨论引入铜金属化的五大优点（第十二章）（10分）
1.答：1.电阻率的减小。在20℃时，互连金属线的电阻率从铝的
2.65μΩ-㎝减小到铜的
1.678μΩ-㎝，减少RC延迟，增加芯片速度；
2.减少了功耗。减少了线的宽度，降低了功耗；
3.更高的集成密度。更窄的线宽，允许更高密度的电路集成，这意味着需要更少的金属层。
4.良好的抗电迁徙性能。铜不需要考虑电迁徙问题。
5.更少的工艺步骤。用大马士革方法处理铜具有减少工艺步骤20%到30%的潜力。
5.什么是阻挡层金属？阻挡层材料的基本特征是什么？哪种金属常被用作阻挡层金属？（第十二章）（15分）
答：阻挡层金属是淀积金属或金属塞，作用是阻止层上下的材料互相混合。可接受的阻挡层金属的基本特征是：①好的阻挡扩散特性；②高电导率具有很低的欧姆接触电阻；③与半导体和金属接触良好；④抗电迁移；⑤膜薄和高温下稳定性好；⑥抗腐蚀和氧化。通常用作阻挡层的金属是一类具有高熔点且被认为是难熔的金属。在硅片制造业中，用于多层金属化的普通难熔金属有钛、钨、钽、钼、钴和铂。难溶金属已经被用于硅片制造业，如双极工艺的肖特基势垒二极管的形成。钛钨和氮化钛也是两种普通的阻挡层金属材料，它们禁止硅衬底和铝之间的扩散。
6.什么是硅化物？难熔金属硅化物在硅片制造业中重要的原因是什么？（第十二章）（10分）答：硅化物是难熔金属与硅反应形成的金属化合物，是一种具有热稳定性的金属化合物，并且在硅/难熔金属的分界面具有低的电阻率。难熔金属硅化物的优点和其作用：1、降低接触电阻，2、作为金属与有源层的粘合剂。3、高温稳定性好，抗电迁移性能好4、可直接在多晶硅上淀积难熔金属，经加温处理形成硅化物，工艺与现有硅栅工艺兼容。
7.描述RF溅射系统。（第十二章）（15分）
答：在RF溅射系统中，等离子体是由RF场而非DC场产生的。RF频率通常为13.56MHz，加在靶电极的背面并通过电容耦合到前面。等离子体中的电子和离子都处在RF场得作用之下，但由于高频的缘故，电子的响应最强烈。腔体和电极的作用像一个二极管产生大量的电子流，导致负电荷堆积在靶电极上。这些负电荷（自由偏置产生）吸引正的氩离子引起对绝缘或非绝缘靶材料的溅射。硅片能够被电偏置在与氩离子不同的场势。加在硅片上的偏置引起氩原子直接轰击硅片。RF偏置允许露在外面的硅片被刻蚀和清理。实际上，由于RF溅射系统的溅射产额不高，导致它的淀积速率低，因此应用受到限制。有靶发射的许多二次电子穿过放射区，对等离子体的产生没有贡献。如果这些电子被限制与离子碰撞，导致更多的离子产生以轰击靶，那么它的溅射率将高得多。在硅片制造业中为克服低效率，并取得高的金属淀积速率，磁控溅射的概念需要发展
8.例举双大马士革金属化过程的10个步骤。（第十二章）（10分）
答：（1）SiO2淀积:用PECVD淀积内层氧化硅到希望的厚度。（2）SiN刻蚀阻挡层淀积:厚250?的SiN刻蚀阻挡层被淀积在内层氧化硅上。SiN需要致密，没有针孔，因此使用HDPCVD。（3）确定通孔图形和刻蚀:光刻确定图形、干法刻蚀通孔窗口进入SiN中，刻蚀完成后去掉光刻（4）淀积保留介质的SiO2:为保留层间介质，PECVD氧化硅淀积。（5）确定互连图形:光刻确定氧化硅槽图形，带胶。在确定图形之前将通孔窗口放在槽里。（6）刻蚀互连槽和通孔。（7）淀积阻挡层金属:在槽和通孔的底部及侧壁用离子化的PCVD淀积钽和氮化钽扩散层。（8）淀积铜种子层:用CVD淀积连续的铜种子层，种子层必须是均匀的并且没有针孔。（9）淀积铜填充:用ECD淀积铜填充，即填充通孔窗口也填充槽。（10）用CMP 清除额外的铜：用化学机械平坦清除额外的铜。
9．描述化学机械平坦化工艺。（第十八章）（10分）
CMP：通过比去除低处图形更快的速率去除高处图形以获得均匀表面，是一种化学和机械作用结合的平坦化过程。它通过硅片和一个跑光头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有磨料，并同时施加压力。CMP设备也常称为抛光机。在一台抛光机中，硅片放在一个硅片固定器或载片头上，并面向转盘上的抛光垫。硅片和抛光垫之间的相对运动由设备制造商进行不同的控制。大部分抛光机都采用旋转运动或轨道运动
第十三章、十四章、十五章光刻
1.解释正性光刻和负性光刻的区别？（第十三章）为什么正胶是普遍使用的光刻胶？最常用的正胶是指哪些胶？（第十五章）（10分）
正性光刻把与掩膜版上相同的图形复制到硅片上，负性光刻把与掩膜版上图形相反的图形复制到硅片表面，这两种基本工艺的主要区别在于所用的光刻胶的种类不同。正刻胶在进行曝光后留下来的的光刻胶在曝光前已被硬化，它将留在硅片表面，作为后步工艺的保护层，不需要改变掩膜版的极性，并且负性光刻胶在显影时会变形和膨胀，所以正胶是普遍使用的光刻胶传统的I线光刻胶，深紫外光刻胶
2.解释什么是暗场掩模板。（第十三章）（5分）
暗场掩膜版是指一个掩膜版，它的石英版上大部分被铬覆盖，并且不透光
3.例出光刻的8个步骤，并对每一步做出简要解释。（第十三章）（15分）
第一步：气相成底膜处理，其目的是增强硅片和光刻胶之间的粘附性。
第二步：旋转涂胶，将硅片被固定在载片台上，一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋转得到一层均匀的光刻胶图层
第三步：软烘，去除光刻胶中的溶剂
第四步：对准和曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上
第五步：曝光后烘培，将光刻胶在100到110的热板上进行曝光后烘培
第六步：显影，在硅片表面光刻胶中产生图形
第七步：坚膜烘培，挥发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性
第八步：显影后检查，检查光刻胶图形的质量，找出有质量问题的硅片，描述光刻胶工艺性能以满足规范要求
4.在硅片制造中光刻胶的两种目的是什么？（第十三章）（5分）
一，将掩膜版图案转移到硅片表面顶层的光刻胶中
二，在后续工艺中，保护下面的材料
5.例举并描出旋转涂胶的4个基本步骤（第十三章）（5分）
1，分滴，当硅片静止或者旋转得非常缓慢时，光刻胶被分滴在硅片上
2，旋转铺开，快速加速硅片的旋转到一高的转速使光刻胶伸展到整个硅片表面
3，旋转甩掉，甩去多余的光刻胶，在硅片上得到均匀的光刻胶胶膜覆盖层
4，溶剂挥发，以固定转速继续旋转已涂胶的硅片，直至溶剂挥发，光刻胶胶膜几乎干燥
6.描述曝光波长和图像分辨率之间的关系（第十四章）（5分）
减少曝光光源的波长对提高分辨率非常重要，波长的越小图像的分辨率就越高图像就越精确
7.例举并描述光刻中使用的两种曝光光源（第十四章）（5分）
汞灯，高压汞灯，电流通过装有氙汞气体的管子产生电弧放电，这个电弧发射出一个特征光谱，包括240纳米到500纳米之间有用的紫外辐射准分子激光，准分子是不稳定分子是有惰性气体原子和卤素构成只存在与准稳定激发态
8.光学光刻中影响图像质量的两个重要参数是什么？（第十四章）(5分）
4.分辨率和焦深
9.解释扫描投影光刻机是怎样工作的？扫描投影光刻机努力解决什么问题？（第十四章）（10分）
扫描投影光刻机的概念是利用反射镜系统把有1:1图像的整个掩膜图形投影到硅片表面，其原理是，紫外光线通过一个狭缝聚焦在硅片上，能够获得均匀的光源，掩膜版和带胶硅片被放置在扫描架上，并且一致的通过窄紫外光束对硅片上的光刻胶曝光由于发生扫描运动，掩膜版图像最终被光刻在硅片表面。扫描光刻机主要挑战是制造良好的包括硅片上所有芯片的一倍掩膜版
10.光刻中采用步进扫描技术获得了什么好处？（第十四章）（5分）
增大了曝光场，可以获得较大的芯片尺寸，一次曝光可以多曝光些芯片，它还具有在整个扫描过程调节聚焦的能力
11.给出投影掩模板的定义。投影掩模板和光掩模板的区别是什么？（第十四章）（10分）投影掩膜版是一种透明的平板，在它上面有要转印到硅片上光刻胶层的图形。投影掩膜版只包括硅片上一部分图形，而光掩膜版包含了整个硅片的芯片阵列并且通过单一曝光转印图形
12.解释光刻胶显影。光刻胶显影的目的是什么？（第十五章）(5分)
光刻胶显影是指用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶的可溶解区域，其主要目的是把掩膜版图形准确复制到光刻胶中
13.解释光刻胶选择比。要求的比例是高还是低？（第十五章）(5分)
光刻胶选择比是指显影液与曝光的光刻胶反应的速度快慢，选择比越高，反应速度越快，所以要比例高
14.例举出两种光刻胶显影方法。例举出7种光刻胶显影参数。（第十五章）（10分）
连续喷雾显影，旋覆浸没显影显影温度，显影时间，显影液量，硅片洗盘，当量浓度，清洗，排风
第十六章刻蚀
1.刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺（10分）
刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀是把硅片表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去掉曝露的表面材料，一般用于亚微米尺寸。湿法刻蚀中，液体化学试剂（如酸、碱和溶剂等）以化学方式去除硅片表面的材料，一般用于尺寸较大的情况下（大于3微米）。
2.定义刻蚀速率并描述它的计算公式。为什么希望有高的刻蚀速率？（10分）
刻蚀速率=△T/t（A/min）△T=去掉材料的厚度 t=刻蚀所用的时间高的刻蚀速率，可以通过精确控制刻蚀时间来控制刻蚀的厚度。
3.定义刻蚀选择比。干法刻蚀的选择比是高还是低？高选择比意味着什么？（10分）
刻蚀选择比SR=EF/Er EF=被刻蚀材料的速率 Er=掩蔽层材的刻蚀速率干法刻蚀的选择比低高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料，一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料并且保护的光刻胶也未被刻蚀。
4.干法刻蚀的目的是什么？例举干法刻蚀同湿法刻蚀相比具有的优点。干法刻蚀的不足之处是什么？（10分）
干法刻蚀的主要目的是完整地把掩膜图形复制到硅片表面上。干法刻蚀的优点：1.刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制 2.好的CD控制 3.最小的光刻胶脱落或粘附问题 4.好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性 5.较低的化学制品使用和处理费用缺点：对层材料的差的刻蚀选择比、等离子体带来的器件损伤和昂贵的设备
5.解释发生刻蚀反应的化学机理和物理机理。（15分）
在纯化学机理中，等离子体产生的反应元素（自由基和反应原子）与硅片表面的物质发生应。物理机理的刻蚀中，等离子体产生的带能粒子（轰击的正离子）在强电场下朝硅片表面加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料。
6.描述一个等离子体干法刻蚀系统的基本部件。二氧化硅、铝、硅和光刻胶刻蚀分别使用什么化学气体？（15分）
基本部件：发生刻蚀反应的反应腔，一个产生等离子体的射频电源，气体流量控制系统，去除刻蚀生成物和气体的真空系统。
氟刻蚀二氧化硅，氯和氟刻蚀铝，氯，氟和溴刻蚀硅，氧去除光刻胶
7.描述电子回旋共振（ECR）（10分）
ECR反应器在1~10毫托的工作压力下产生很密的等离子体。它在磁场环境中采用2.45GHZ 微波激励源来产生高密度等离子体。ECR反应器的一个关键点是磁场平行于反应剂的流动方向，这使自由电子由于磁力的作用做螺旋运动。当电子的回旋频率等于所加的微波电场频率时，能有效地把电能转移到等离子体中的电子上。这种振荡增加了电子碰撞的可能性，从而产生高密度的等离子体，获得大的离子流。这些反应离子朝硅片表面运动并与表面层反应而引起刻蚀反应。
8.哪种化学气体经常用来刻蚀多晶硅？描述刻蚀多晶硅的三个步骤。（10分）
多晶硅等离子刻蚀用的化学气体通常是氯气、溴气或二者混合气体。刻蚀多晶硅的三步工艺：1.预刻蚀，用于去除自然氧化层、硬的掩蔽层和表面污染物来获得均匀的刻蚀。 2.接下来的是刻至终点的主刻蚀。这一步用来刻蚀掉大部分的多晶硅膜，并不损伤栅氧化层和获得理想的各向异性的侧壁剖面。 3.最后一步是过刻蚀，用于去除刻蚀残留和剩余多晶硅，并保证对栅氧化层的高选择比。这一步应避免在多晶硅周围的栅氧化层形成微槽。
9.叙述氮化硅的湿法化学去除工艺。（10分）
去除氮化硅使用热磷酸进行湿法化学剥离掉的。这种酸槽一般始终维持在160° C左右并对露出的氧化硅具有所希望的高选择比。用热磷酸去除氮化硅是难以控制的，通过使用检控样片来进行定时操作。在曝露的氮化硅上常常会形成一层氮氧化硅，因此在去除氮化硅前，需要再HF酸中进行短时间处理。如果这一层氮氧化硅没有去掉，或许就不能均匀地去除氮化硅
第十七章离子注入
1.什么是掺杂？例举四种常用的掺杂杂质并说明它们是n型还是p型。（15分）
掺杂是把杂质引半导体材料的近体结构中，以改变它的电学性质（如电阻率）,并使掺入的杂质数量和分布情况都满足要求。
常用的掺杂杂质：硼（p型）、磷（n型）、锑（n型）、砷（n型）。
2.什么是结深？（10分）
硅片中p型杂质和n型杂质相遇的深度被称为结深。
3.例举并解释硅中固态杂质扩散的三个步骤。（15分）
硅中固态杂质扩散的三个步骤：
(1)预淀积:表面的杂质浓度浓度最高，并随着深度的加大而减小，从而形成梯度。这种梯度使杂质剖面得以建立
(2)推进:这是个高温过程，用以使淀积的杂质穿过硅晶体，在硅片中形成期望的结深
(3)激活:这时的温度要稍微提升一点，使杂质原子与晶格中的硅原子键合形成替位式杂质。这个过程激活了杂质原子，改变了硅的电导率。
4.例举离子注入工艺和扩散工艺相比的优点和缺点。（20分）
离子注入的优点：
(1)精确控制杂质含量和分布（2）很好的杂质均匀性
（3）对杂质穿透深度有很好的控制（4）产生单一离子束（5）低温工艺
（6）注入的离子能穿透薄膜（7）无固溶度极限
离子注入的缺点：
（1）高能杂质离子轰击硅原子将对晶体结构产生损伤（2）注入设备的复杂性
5.例举离子注入设备的5个主要子系统。（15分）
（1）离子源：待注入物质必须以带电粒子束或离子束的形式存在。注入离子在离子源中产生
（2）引出电极（吸极）和离子分析器：传统注入机吸极系统收集离子源中产生的所有正离子并使它们形成粒子束，离子通过离子源上的一个窄缝得到吸收。
（3）加速管：为了获得更高的速度，出了分析器磁铁，正离子还要再加速管中的电场下进行加速
（4）扫描系统扫描在剂量的统一性和重复性方面起着关键租用。
（5）工艺室------离子束向硅片的注入发生在工艺腔中。
6.离子源的目的是什么？最常用的离子源是什么？（15分）
目的：使待注入的物质以带电粒子束的形式存在
最常用的源：Freeman离子源和Bernas离子源
7.解释离子束扩展和空间电荷中和。（10分）
由于电荷之间的相互排斥，所以一束仅包括正电荷的离子束本身是不稳定的，容易造成离子束的膨胀即离子束的直径在行进过程中不断的增大，最终导致注入不均匀。离子束可以用二次电子中和离子的方法缓解，被称为空间电荷中和
集成电路制造技术原理与技术试题库样本
填空题( 30分=1分*30) (只是答案)半导体级硅、 GSG 、电子级硅。CZ法、区熔法、硅锭、wafer 、硅、锗、单晶生长、整型、切片、磨片倒角、刻蚀、 ( 抛光) 、清洗、检查和包装。 100 、110 和111 。融化了的半导体级硅液体、有正确晶向的、被掺杂成p型或n型、实现均匀掺杂的同时而且复制仔晶的结构, 得到合适的硅锭直径而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、快速热处理炉。干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化。工艺腔、硅片传输系统、气体分配系统、尾气系统、温控系统。局部氧化LOCOS、浅槽隔离STI。掺杂阻挡、表面钝化、场氧化层和金属层间介质。热生长、淀积、薄膜。石英工艺腔、加热器、石英舟。APCVD常压化学气相淀积、 LPCVD低压化学气相淀积、 PECVD等离子体增强化学气相淀积。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、诱生电荷。导电率、高黏附性、淀积、平坦化、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, 包括图形) ; ( 经过对光刻胶曝光, 把高分辨率的投影掩膜版上图形复制到硅片上) ; ( 在单位时间内 生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。在涂胶的硅片上正确地复制掩膜 图形。被刻蚀图形的侧壁形状、各 向同性、各向异性。气相、液相、固 相扩散。间隙式扩散机制、替代式扩 散机制、激活杂质后。一种物质在另 一种物质中的运动、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浓 度的材料进入或经过另一种材料。热 扩散、离子注入。预淀积、推进、 激活。时间、温度。扩散区、光刻 区、刻蚀区、注入区、薄膜区、抛 光区。硅片制造备 ) 、 ( 硅片制 造 ) 、硅片测试和拣选、 ( 装配 和封装、终测。微芯片。第一层 层间介质氧化物淀积、氧化物磨抛、 第十层掩模、第一层层间介质刻蚀。 钛淀积阻挡层、氮化钛淀积、钨淀 积、磨抛钨。 1．常见的半导体材料为何选择硅? ( 6分) ( 1) 硅的丰裕度。硅是地球上第二丰 富的元素, 占地壳成分的25%; 经合 理加工, 硅能够提纯到半导体制造所 需的足够高的纯度而消耗更低的成 本; ( 2) 更高的熔化温度允许更宽的工 艺容限。硅1412℃>锗937℃ ( 3) 更宽的工作温度。用硅制造的半 导体件能够用于比锗更宽的温度范围, 增加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, 而且 能充当优质的化学阻挡层以保护硅不 受外部沾污; 氧化硅具有与硅类似的 机械特性, 允许高温工艺而不会产生 过度的硅片翘曲; 2．晶圆的英文是什么? 简述晶圆 制备的九个工艺步骤。( 6分) Wafer。 （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锭。 可用CZ法或区熔法。 （2）整型。去掉两端, 径向研磨, 硅 片定位边或定位槽。 （3）切片。对200mm及以上硅片而言, 一般使用内圆切割机; 对300mm硅片 来讲都使用线锯。 （4）磨片和倒角。切片完成后, 传统 上要进行双面的机械磨片以去除切片 时留下的损伤, 达到硅片两面高度的 平行及平坦。硅片边缘抛光修整, 又 叫倒角, 可使硅片边缘获得平滑的半 径周线。 （5）刻蚀。在刻蚀工艺中, 一般要腐 蚀掉硅片表面约20微米的硅以保证 所有的损伤都被去掉。 （6）抛光。也叫化学机械平坦化 ( CMP) , 它的目标是高平整度的光滑 表面。抛光分为单面抛光和双面抛光。 （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到超净的 洁净状态。 （8）硅片评估。 （9）包装。
《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届
赣 南 师 范 学 院 第1页 共2页 2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷） 开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟 注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线； 2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线； 3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。 一、填空题（共30分，每空1分） 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01 ()1exp() F f E E E k T = -+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布 0()F E E k T B f E e --= 前者受泡利不相容原理的限制 4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载 流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比 平衡时的少数载流子浓度大得多 5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁 带的能级（复合中心）进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能 6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高 扩散 扩散 漂移 漂移 二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分） 一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2 i np n =，所以 22i n p i n nq q n n σμμ=+≥= 根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2 i p n q n μ时，上式取等。 解得：1/2 ( )p i n n n μμ=，即此时电导率σ最小。 相应地，此时21/2 ()i n i p n p n n μ μ== （ 2）对本征Ge ： 13 19 2() 2.510 1.610 (19003800)2.2810(/) i i n p n q S cm σμμ--=+ =????+ =? 在最小电导率条件下： min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =???? =2.12?10() （3）当材料的电导率等于本征电导率时，有： 00()n p i n p n q p q n q μ μμμ+=+ 即：2 00 ()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+ 整理得:2 2 00()0n i n p i p n n n n μμμμ-++= 解得:0n n = 带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或
半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全)
常用术语翻译 active region 有源区 2.active ponent有源器件 3.Anneal退火 4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积 5.BEOL（生产线）后端工序 6.BiCMOS双极CMOS 7.bonding wire 焊线，引线 8.BPSG 硼磷硅玻璃 9.channel length沟道长度 10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积 11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化 12.damascene 大马士革工艺 13.deposition淀积 14.diffusion 扩散 15.dopant concentration掺杂浓度 16.dry oxidation 干法氧化 17.epitaxial layer 外延层 18.etch rate 刻蚀速率 19.fabrication制造 20.gate oxide 栅氧化硅 21.IC reliability 集成电路可靠性 22.interlayer dielectric 层间介质（ILD） 23.ion implanter 离子注入机 24.magnetron sputtering 磁控溅射 25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积 26.pc board 印刷电路板 27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD 28.polish 抛光 29.RF sputtering 射频溅射 30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）
集成电路制造工艺流程之详细解答
集成电路制造工艺流程之详细解答 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.99999999999。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多
芯片制造-半导体工艺教程
芯片制造-半导体工艺教程 Microchip Fabrication ----A Practical Guide to Semicondutor Processing 目录: 第一章:半导体工业[1][2][3] 第二章:半导体材料和工艺化学品[1][2][3][4][5]第三章:晶圆制备[1][2][3] 第四章:芯片制造概述[1][2][3] 第五章:污染控制[1][2][3][4][5][6] 第六章:工艺良品率[1][2] 第七章:氧化 第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光 第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验 第十章:高级光刻工艺 第十一章:掺杂 第十二章:淀积 第十三章:金属淀积 第十四章:工艺和器件评估 第十五章:晶圆加工中的商务因素 第十六章:半导体器件和集成电路的形成 第十七章:集成电路的类型 第十八章:封装 附录:术语表
#1 第一章半导体工业--1 芯片制造-半导体工艺教程点击查看章节目录 by r53858 概述 本章通过历史简介，在世界经济中的重要性以及纵览重大技术的发展和其成为世界领导工业的发展趋势来介绍半导体工业。并将按照产品类型介绍主要生产阶段和解释晶体管结构与集成度水平。 目的 完成本章后您将能够： 1. 描述分立器件和集成电路的区别。 2. 说明术语“固态，” “平面工艺”，““N””型和“P”型半导体材料。 3. 列举出四个主要半导体工艺步骤。 4. 解释集成度和不同集成水平电路的工艺的含义。 5. 列举出半导体制造的主要工艺和器件发展趋势。 一个工业的诞生 电信号处理工业始于由Lee Deforest 在1906年发现的真空三极管。1真空三极管使得收音机, 电视和其它消费电子产品成为可能。它也是世界上第一台电子计算机的大脑，这台被称为电子数字集成器和计算器（ENIAC）的计算机于1947年在宾西法尼亚的摩尔工程学院进行首次演示。 这台电子计算机和现代的计算机大相径庭。它占据约1500平方英尺，重30吨，工作时产生大量的热，并需要一个小型发电站来供电，花费了1940年时的400, 000美元。ENIAC的制造用了19000个真空管和数千个电阻及电容器。 真空管有三个元件，由一个栅极和两个被其栅极分开的电极在玻璃密封的空间中构成(图1.2)。密封空间内部为真空，以防止元件烧毁并易于电子的====移动。 真空管有两个重要的电子功能，开关和放大。开关是指电子器件可接通和切断电流；放大则较为复杂，它是指电子器件可把接收到的信号放大，并保持信号原有特征的功能。 真空管有一系列的缺点。体积大，连接处易于变松导致真空泄漏、易碎、要求相对较多的电能来运行，并且元件老化很快。ENIAC 和其它基于真空管的计算机的主要缺点是由于真空管的烧毁而导致运行时间有限。 这些问题成为许多实验室寻找真空管替代品的动力，这个努力在1947年12月23曰得以实现。贝尔实验室的三位科学家演示了由半导体材料锗制成的电子放大器。
半导体物理期末试卷(含部分答案
一、填空题 1．纯净半导体Si 中掺错误！未找到引用源。族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。 2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。 3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？ 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。 4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 . 5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 q n n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。 6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。 7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。 8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。 10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。 11．指出下图各表示的是什么类型半导体？ 12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数，电子占据（E F +kT ）能级的几率 B 。 A ．等于空穴占据（E F +kT ）能级的几率 B ．等于空穴占据（E F －kT ）能级的几率 C ．大于电子占据E F 的几率 D ．大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C ．价带顶 D ．费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C ．经过一极小值趋近E i D ．经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定＿D ＿。 A ．不含施主杂质 B ．不含受主杂质 C ．不含任何杂质 D ．处于绝对零度
半导体工艺复习题剖析
填空20’ 简答20’ 判断10’ 综合50’ 第一单元 1.一定温度，杂质在晶体中具有最大平衡浓度，这一平衡浓度就称为什么？ 固溶度 2.按制备时有无使用坩埚分为两类，有坩埚分为？无坩埚分为？（P24） 有坩埚：直拉法、磁控直拉法 无坩埚：悬浮区熔法 3.外延工艺按方法可分为哪些？（P37） 气相外延、液相外延、固相外延和分子束外延 4.Wafer的中文含义是什么？目前常用的材料有哪两种？ 晶圆；硅和锗 5.自掺杂效应与互扩散效应（P47-48） 左图：自掺杂效应是指高温外延时，高掺杂衬底的杂质反扩散进入气相边界层，又从边界层扩散掺入外延层的现象。自掺杂效应是气相外延的本征效应，不可能完全避免。 自掺杂效应的影响： ○1改变外延层和衬底杂质浓度及分布 ○2对p/n或n/p硅外延，改变pn结位置 右图：互（外）扩散效应：指高温外延时，衬底中的杂质与外延层中的杂质互相扩散，引起
衬底与外延层界面附近的杂质浓度缓慢变化的现象。 不是本征效应，是杂质的固相扩散带来（低温减小、消失） 6.什么是外延层？为什么在硅片上使用外延层？ 1)在某种情况下，需要硅片有非常纯的与衬底有相同晶体结构的硅表面，还要保持对杂质类型和浓度的控制，通过外延技术在硅表面沉积一个新的满足上述要求的晶体膜层，该膜层称为外延层。 2)在硅片上使用外延层的原因是外延层在优化pn 结的击穿电压的同时降低了集电极电阻，在适中的电流强度下提高了器件速度。外延在CMOS 集成电路中变得重要起来，因为随着器件尺寸不断缩小它将闩锁效应降到最低。外延层通常是没有玷污的。 7.常用的半导体材料为何选择硅？ 1）硅的丰裕度。硅是地球上第二丰富的元素，占地壳成分的25%；经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。 2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。硅 1412℃>锗 937℃。 3）更宽的工作温度。用硅制造的半导体件可以用于比锗 更宽的温度范围，增加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，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污；氧化硅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翘曲。 8.液相掺杂浓度计算（P29） 第二单元 1.二氧化硅结构中的氧原子可分为哪几种？（P66） 桥键氧原子和非桥键氧原子 2.SiO 2的掩蔽作用 硅衬底上的SiO2作掩膜要求杂质在SiO2层中的扩散深度X j 小于SiO2本身的厚度X SiO2 2 2j SiO SiO j 'j Si x D x x x D >=2Si SiO D 1D ?>
集成电路制造工艺流程
集成电路制造工艺流程 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多
半导体制造技术
Semiconductor Manufacturing Technology 半导体制造技术 Instructor’s Manual Michael Quirk Julian Serda Copyright Prentice Hall
Table of Contents 目录 Overview I. Chapter 1. Semiconductor industry overview 2. Semiconductor materials 3. Device technologies—IC families 4. Silicon and wafer preparation 5. Chemicals in the industry 6. Contamination control 7. Process metrology 8. Process gas controls 9. IC fabrication overview 10. Oxidation 11. Deposition 12. Metallization 13. Photoresist 14. Exposure 15. Develop 16. Etch 17. Ion implant 18. Polish 19. Test 20. Assembly and packaging II. Answers to End-of-Chapter Review Questions III. Test Bank (supplied on diskette) IV. Chapter illustrations, tables, bulleted lists and major topics (supplied on CD-ROM) Notes to Instructors: 1)The chapter overview provides a concise summary of the main topics in each chapter. 2)The correct answer for each test bank question is highlighted in bold. Test bank questions are based on the end-of-chapter questions. If a student studies the end-of-chapter questions (which are linked to the italicized words in each chapter), then they will be successful on the test bank questions. 2
先进半导体设备制造技术及趋势_图文(精)
先进半导体设备制造技术及趋势 张云王志越 中国电子科技集团公司第四十五研究所 摘要：本文首先介绍了国内外半导体设备市场，认为市场虽有起伏，但前景良好。从晶圆处理和封装的典型设备入手介绍了当前最先进半导体设备技术，之后总结出半导体设备技术发展的四大趋势
。 １国内外半导体设备市场 根据ＳＥＭＩ的研究，２００６年全球半导体设备市场为３８８．１亿美元，较２００５年增长１８％，主要原因是各地区投资皆有一定程度的成长，少则２０％（日本），多则２２９％（中国大陆），整体设备订单成长率则较２００５年成长５１％，比２００５年底预测值多出２８．４亿美元。 ＳＥＭＩ在ＳＥＭＩＣＯＮＪａｐａｎ展会上发布了年终版半导体资本设备共识预测（ＳＥＭＩＣａｐｉｔａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏｎ－ｓｅｎｓｕｓＦｏｒｅｃａｓｔ），预计２００７年全球半导体制造设备市场销售增长减缓为３％，达到４１６．８亿美元；２００８年全球半导体设备市场将出现衰退，下滑１．５％；而到２００９年及２０１０年恢 长６％达到３０６．１亿美元，封装设备领域增长１１％至２７．２亿美元，而测试设备领域预计将出现１５％下滑 了１２．４％。表二为按地区划分的市场销售额，包括往年的实际销售额和未来的预测。
虽然半导体设备市场有一定的起伏，但是很明显，市场的前景非常好，总体一直是稳中有升。中国大陆２００６年半导体设备销售额超过２３亿美元，比２００５年增长了７４．４％，中国大陆的市场销售额一直呈上升趋势，国内半导体设备具有非常诱人的市场前景。这和中国半导体产业的快速发展有着直接关系，中国的市场也越来越引起国际半导体设备厂商的重视，投资的力度会越来越大，对我们国内半 复增长，预计实现高个位数增速，至５４．７亿美元。表一为按设备类型２０１０年销售额达到４７９．９亿美元。 ＳＥＭＩ总裁兼ＣＥＯＳｔａｎｌｅｙＴ．Ｍｙｅｒｓ表示，２００７年半导体制造、封 划分的市场销售额，包括往年的实际销售额和未来的预测。 从区域市场分析，北美、日本及 下降装及测试设备销售情况略高于去年，欧洲半导体设备市场出现下滑，成为业界历史上销售额第二高的一年。ＳＥＭＩ成员将继续推进半导体制造设备的强势增长，预计到２０１０年市场销售额达到４８０亿美元。 从设备类型分析，占有最大份额的晶圆处理设备领域２００７年将增 幅度分别为８．９％、３．１％及１１．７％；而台湾和中国大陆销售增长幅度最大，分别为２８．９％和２３．８％，台湾地区销售额达到９４．２亿美元，有史以来第二次超过日本；南韩市场略微增长５．２％，其余地区市场也下降 ４０半导体行业
半导体制造技术题库答案
1.分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。 快速气相掺杂(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速热处理过程(RTP)将处在掺杂剂气氛中的硅片快速均匀地加热至所需要的温度，同时掺杂剂发生反应产生杂质原子，杂质原子直接从气态转变为被硅表面吸附的固态，然后进行固相扩散，完成掺杂目的。 同普通扩散炉中的掺杂不同，快速气相掺杂在硅片表面上并未形成含有杂质的玻璃层；同离子注入相比(特别是在浅结的应用上)，RVD技术的潜在优势是：它并不受注入所带来的一些效应的影响；对于选择扩散来说，采用快速气相掺杂工艺仍需要掩膜。另外，快速气相掺杂仍然要在较高的温度下完成。杂质分布是非理想的指数形式，类似固态扩散，其峰值处于表面处。 气体浸没激光掺杂(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用准分子激光器(308nm) 产生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脉冲(20-100ns)激光，照射处于气态源中的硅表面；硅表面因吸收能量而变为液体层；同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子；通过液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，溶解在液体层中的杂质扩散速度比在固体中高八个数量级以上，因而杂质快速并均匀地扩散到整个熔化层中。 当激光照射停止后，已经掺有杂质的液体层通过固相外延转变为固态结晶体。由液体变为固态结晶体的速度非常快。在结晶的同时，杂质也进入激活的晶格位置，不需要近一步退火过程，而且掺杂只发生在表面的一薄层内。 由于硅表面受高能激光照射的时间很短，而且能量又几乎都被表面吸收，硅体内仍处于低温状态，不会发生扩散现象，体内的杂质分布没有受到任何扰动。 硅表面溶化层的深度由激光束的能量和脉冲时间所决定。因此，可根据需要控制激光能量密度和脉冲时间达到控制掺杂深度的目的。 2.集成电路制造中有哪几种常见的扩散工艺？各有什么优缺点？ 扩散工艺分类：按原始杂质源在室温下的相态分类，可分为固态源扩散，液态源扩散和气态源扩散。 固态源扩散 (1). 开管扩散优点：开管扩散的重复性和稳定性都很好。 (2). 箱法扩散优点；箱法扩散的硅表面浓度基本由扩散温度下杂质在硅中的固溶度决 定，均匀性较好。 (3). 涂源法扩散缺点：这种扩散方法的表面浓度很难控制，而且又不均匀。 (4). 杂质源也可以采用化学气相淀积法淀积，这种方法的均匀性、重复性都很好，还可以把 片子排列很密，从而提高生产效率，其缺点是多了一道工序。 液态源扩散液态源扩散优点：系统简单，操作方便，成本低，效率高，重复性和均匀性都很好。扩散过程中应准确控制炉温、扩散时间、气体流量和源温等。源瓶的密封性要好，扩散系统不能漏气。 气态源扩散气态杂质源多为杂质的氢化物或者卤化物，这些气体的毒性很大，且易燃易爆，操作上要十分小心。 快速气相掺杂(RVD) 气体浸没激光掺杂(GILD)
集成电路制造技术原理与工艺[王蔚][习题答案(第2单元)
第二单元习题解答 1.SiO 2膜网络结构特点是什么？氧和杂质在SiO 2 网络结构中的作用和用途是什 么？对SiO 2 膜性能有哪些影响？ 二氧化硅的基本结构单元为Si-O四面体网络状结构，四面体中心为硅原子，四个顶角上为氧原子。对SiO2网络在结构上具备“长程无序、短程有序”的一类固态无定形体或玻璃体。半导体工艺中形成和利用的都是这种无定形的玻璃态SiO2。 氧在SiO2网络中起桥联氧原子或非桥联氧原子作用，桥联氧原子的数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松。在连接两个Si-O四面体之间的氧原子 掺入SiO2中的杂质，按它们在SiO2网络中所处的位置来说，基本上可以有两类：替代（位）式杂质或间隙式杂质。取代Si-O四面体中Si原子位置的杂质为替代（位）式杂质。这类杂质主要是ⅢA，ⅤA元素，如B、P等，这类杂质的特点是离子半径与Si原子的半径相接近或更小，在网络结构中能替代或占据Si原子位置，亦称为网络形成杂质。 由于它们的价电子数往往和硅不同，所以当其取代硅原子位置后，会使网络的结构和性质发生变化。如杂质磷进入二氧化硅构成的薄膜称为磷硅玻璃，记为PSG；杂质硼进入二氧化硅构成的薄膜称为硼硅玻璃，记为BSG。当它们替代硅原子的位置后，其配位数将发生改变。 具有较大离子半径的杂质进入SiO2网络只能占据网络中间隙孔（洞）位置，成为网络变形（改变）杂质，如Na、K、Ca、Ba、Pb等碱金属、碱土金属原子多是这类杂质。当网络改变杂质的氧化物进入SiO2后，将被电离并把氧离子交给网络，使网络产生更多的非桥联氧离子来代替原来的桥联氧离子，引起非桥联氧离子浓度增大而形成更多的孔洞，降低网络结构强度，降低熔点，以及引起其它性能变化。 2.在SiO 2 系统中存在哪几种电荷？他们对器件性能有些什么影响？工艺上如何降低他们的密度？ 在二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷。在SiO2内和SiO2-Si界面上有四种类型的电荷：可动离子电荷：Q m；氧化层固定电荷：Q f；界面陷阱电荷：Q it；氧化层陷阱电荷：Q Ot。这些正电荷将引起硅/二氧化硅界面p-硅的反型层，以及MOS器件阈值电压不稳定等现象，应尽量避免。 （1）可动离子电荷（Mobile ionic charge）Q m主要是Na+、K+、H+等荷正电的碱金属离子，这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质，为快扩散杂质，电荷密度在1010~1012/cm2。其中主要是Na+，因为在人体与环境中大量存在Na+，热氧化时容易发生Na+沾污。 Na+离子沾污往往是在SiO2层中造成正电荷的一个主要来源。这种正电荷将影响到SiO2层下的硅的表面势，从而，SiO2层中Na+的运动及其数量的变化都将影响到器件的性能。进入氧化层中的Na+数量依赖于氧化过程中的清洁度。现在工艺水平已经能较好地控制Na+的沾污，保障MOS晶体管阈值电压V T的稳定。 存在于SiO2中的Na+，即使在低于200℃的温度下在氧化层中也具有很高的扩散系数。
半导体制造技术必看考点
1、问答题说明影响氧化速率的因素。 2、问答题个投影曝光系统采用ArF光源，数值孔径为0.6，设 k1=0.6，n=0.5，计算其理论分辨率和焦深。 3、填空题研究细胞结构和功能异常与疾病关系的细胞生物学分支称为（）。 4、问答题什么是扩散效应？什么是自掺杂效应？这两个效应使得衬底/外延界面杂质分布有怎样的变化？
5、问答题说明SiO2的结构和性质，并简述结晶型SiO2和无定形SiO2的区别。 6、问答题典型的光刻工艺主要有哪几步？简述各步骤的作用。 7、问答题什么是溅射产额，其影响因素有哪些？简述这些因素对溅射产额产生的影响。 8、问答题分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。
9、问答题简述常规热氧化办法制备SiO2介质薄膜的动力学过程，并说明在什么情况下氧化过程由反应控制或扩散控制。 10、问答题 下图为一个典型的离子注入系统。（1）给出1~6数字标识部分的名称，简述其作用。（2）阐述部件2的工作原理。 11、问答题 采用CF4作为气体源对SiO2进行刻蚀，在进气中分别加入O2或H2对刻蚀速率有什么影响？随着O2或H2进气量的增加，对Si和SiO2刻蚀选择性怎样变化？为什么？
12、问答题离子在靶内运动时，损失能量可分核阻滞和电子阻滞，解释什么是核阻滞、电子阻滞？两种阻滞本领与注入离子能量具有何关系？ 13、问答题 下图是硅烷反应淀积多晶硅的过程，写出发生反应的方程式，并简述其中1～5各步的含义。 14、问答题MEMSSi加工工艺主要分为哪两类，它们最基本的区别是什么？ 15、问答题什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应？如何解决？
半导体工艺半导体制造工艺试题库1 答案
一、填空题（每空1分，计31分） 1、工艺上用于四氯化硅的提纯方法有 吸附法 和 精馏法 。 2、在晶片表面图形形成过程中，一般通过腐蚀的方法将抗蚀膜图形转移到晶片上，腐蚀的方法有 湿法腐蚀 和 干法腐蚀 。 3、直拉法制备单晶硅的过程是：清洁处理——装炉——加热融化——拉晶，其中拉晶是最主要的工序，拉晶包括 下种 、 缩颈 、放肩、 等径生长 和收尾拉光等过程。 3、抛光是晶片表面主要的精细加工过程，抛光的主要方式有 化学抛光 、 机械抛光 和 化学机械抛光 。 4、掺杂技术包括有 热扩散 、 离子注入 、合金和中子嬗变等多种方法。 5、晶片中的锂、钠、钾等碱金属杂质，通常以 间隙式 （空位式或间隙式）扩散方式在晶片内部扩散，并且这类杂质通常称为 快扩散 （快扩散或慢扩散）杂质。 6、在有限表面源扩散中，其扩散后的杂质浓度分布函数符合 高斯分布函数 ； 而在恒定表面源扩散中，其扩散后的杂质浓度分布函数符合 余误差分布函数 。 7、在离子注入法的掺杂过程中，注入离子在非晶靶中的浓度分布函数满足对称的高斯分布，其浓度最大位于 R P 处。 8、在离子注入后，通常采用退火措施，可以消除由注入所产生的晶格损伤，常用的退火方式有 电子束退火 、 离子束退火 、 激光退火 。 9、根据分凝现象，若K 0＞1，则分凝后杂质集中在 尾部 （头部或尾部）；若K 0＜1，则杂质分凝后集中在 头部 （同上）。 10、把硅片置于氯化氢和氧气的混合气体中进行的氧化，称为 掺氯氧化 。 11、在二氧化硅的热氧化方法中，氧化速度最快的是 干氧氧化 方法。 12、氢氧合成氧化设备中，两个重要的保险装置是 氢气流量保险装置 和 温度保险装置 。 13、工艺中常用的测量二氧化硅厚度的方法有 比色法 和 椭圆偏振光法 。 14、固态源硼扩散中常用的硼源是 氮化硼 ，常用的液态磷源是 三氯氧磷 。 15、箱法扩散在工艺中重要用来进行TTL 电路 隐埋层 的锑扩散。 二、选择题（每题2分，单项多项均有，计12分） 1、 在SiO 2网络中，如果掺入了磷元素，能使网络结构变得更（ A ） （A ）疏松 （B ）紧密 （C ）视磷元素剂量而言 2、 在微电子加工环境中，进入洁净区的工作人员必须注意以下事项（A 、B 、C 、D ） （A ） 进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。 （B ） 进入洁净区前先在风淋室风淋30秒，然后才能进入。 （C ） 每周洗工作服，洗澡、理发、剪指甲，不用化妆品。 （D ） 与工作无关的纸张、书报等杂物不得带入。 3、离子注入设备的组成部分有（A 、B 、C 、D ） （A ）离子源 （B ）质量分析器 （C ）扫描器 （D ）电子蔟射器 4、CVD 淀积法的特点有（A 、C 、D ） （A ）淀积温度比较低 （B ）吸附不会影响淀积速度 （C ）淀积材料可以直接淀积在单晶基片上 （D ）样品本身不参与化学反应 5、 工艺中消除沟道效应的措施有（A 、B 、C 、D ） （A ）增大注入剂量 （B ）增大注入速度 （C ）增加靶温 （D ）通过淀积膜注入 6、液态源硼扩散所选用的硼源有（A 、B 、C ） （A ）硼酸三甲脂 （B ）硼酸三丙脂 （C ）三溴化硼 （D ）三氯氧磷 三、判断（每题1分，计10分） 1、Ⅰ号液是碱性过氧化氢清洗液。 （ R ） 2、筛选器是用来去除杂质离子的设备。 （ R ） 3、石墨基座的清洁处理，首先用王水煮沸，再用去离子水冲洗。 （ R ） 4、注入窗口中淀积的二氧化硅薄层是起退沟道的作用。 （ R ） 5、以一般能量注入的重离子，在进入靶片中，以电子阻挡为主。 （ F ） 6、硅烷热分解法淀积中，一旦源变成黄色就不能使用。 （ R ） 7、在二氧化硅氧化膜中，可动钠离子含量要求越高越好。 （ F ） 8、二氧化硅中的宏观缺陷是指用肉眼可以直接观察到的缺陷。 （ R ） 9、氮化硼（BN ）是常用的固态硼杂质扩散源。 （ R ） 10、用四探针法可以测试扩散后的结深。 （ R ） 四、名词解释（每题5分，计20分） 1、杂质分凝 答：杂质在晶体中有一定分布，在固态中和液态中的分布又不一样，在晶体提纯时，利用杂质在晶体固态和液态的分布不一样，进行提纯，将杂质集中在晶体的头部或尾部，达到提纯的 装 订 班级 姓名 学号 成绩 － 学年第 学期 半导 第 学期 半导体制造工艺 半 导体制造工艺
《半导体器件物理》试卷(一)答案[1](可编辑修改word版)
《半导体器件物理》试卷（一）标准答案及评分细则 一、填空（共32 分，每空 2 分） 1、PN 结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于扩 散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET 器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN 型BJT 中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI 器件可用标准的MOS 工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN 结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发 生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。 6、当MOSFET 进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因 有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。 二、简述（共18 分，每小题6 分） 1、Early 电压V A； 答案： 2、截止频率f T； 答案：截止频率即电流增益下降到 1 时所对应的频率值。
3、耗尽层宽度W。 答案：P 型材料和N 型材料接触后形成PN 结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。 三、分析（共20 分，每小题10 分） 1、对于PNP 型BJT 工作在正向有源区时载流子的输运情况； 答案：对于PNP 型晶体管,其发射区多数载流子空穴向集电区扩散,形成电流 I EP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的I B的主要部分，集 电极接收大部分空穴形成电流I CP，它是I C的主要部分。 2、热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相 应的I-V 特性曲线。（每个图2 分） 答案：热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布如下所示， 反向偏置后的能带图和相应的I-V 特性曲线如下所示。
半导体制造技术总结教学文案
第一章 2、列出20世纪上半叶对半导体产业发展做出贡献的4种不同产业。P2 答：真空管电子学、无线电通信、机械制表机及固体物理。 3、什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？P3 答：1947年12月16日在贝尔电话实验室由威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了固体晶体管。5、列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。P4 6、什么是硅片？什么是衬底？什么是芯片？ 答：芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路），硅圆片通常被称为衬底 8、列出集成电路制造的5个重要步骤，简要描述每个步骤。P4 10、列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势。P8 11、什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？P9 13、什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律正确吗？P10 14、自1947年以来靠什么因素使芯片价格降低？给出这种变化的两个原因。 16、描述硅片技师和设备技师的职责。P16 第三章 11.解释pn结反偏时发生的情况。P45 答：导致通过二极管的电流很小，甚至没有电流。 12.解释pn结正偏时发生的情况。P45 答：将一正偏施加于pn结，电路中n区电子从偏压电源负极被排斥。多余的电子从负极注入到充满空穴的p区，使n区中留下电子的空穴。同时，p区的空穴从偏压电源正极被排斥。由偏压电源正极提供的空穴中和由偏压电源负极提供的电子。空穴和电子在结区复合以及克服势垒电压大大的减小了阻止电流的行为。只要偏压对二极管能维持一个固定的空穴和电子注入，电流就将持续的通过电路。 13.双极晶体管有多少个电极、结和类型？电极的名称分别是什么？类型名称分别是什么？P46 答：有三电极和两个pn结、两种类型。电极名称：发射极、基极、集电极。类型名称：pnp、npn. 16．BJT是什么类型的放大器器件？它是怎么根据能量要求影响它的应用的？P47 答：驱动电流的电流放大器件。发射极和集电极都是n型的重掺杂，比如砷或磷。基极是p型杂质硼的轻掺杂。基极载流子减少，基极吸引的电流将明显地比集电极吸引的电流小。这种差别说明了晶体管从输入到输出电流的增益。晶体管能线性地将小的输入信号放大几百倍来驱动输出器件。 18.双极技术有什么显著特征？双极技术的最大缺陷是什么？P48 答：高速、耐久性、功率控制能力。缺陷：功耗高。19.场效应晶体管（FET）有什么优点？P49 答：利于提高集成度和节省电能。 22.FET的最大优势是什么？P49 答：低电压和低功耗。 25.FET的两种基本类型是什么？他们之间的主要区别是什么？P50 答：结型（JFET）和金属-氧化物型（MOSFET）半导体。区别是：MOSFET作为场效应晶体管输入端的栅极由一层薄介质与晶体管的其他两极绝缘。JFET的栅极实际上同晶体管其他电极形成物理的pn结。 26.MOSFET有哪两种类型？它们怎么区分？P50 答：nMOS(n沟道)和pMOS（p沟道）。每种类型可由各自器件的多数载流子来区分。 第四章 1.列举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅有多纯？P64 4.描述非晶材料。为什么这种硅不能用于硅片？P65 9.为什么要用单晶进行硅片制造？P67 14.什么是CZ单晶生长法？P68 22.为什么要用区熔法生长硅晶体？P71 23.描述区熔法。P71 25.给出更大直径硅片的三大好处。P72 26.什么是晶体缺陷？P73 37.在直径为200mm及以上硅片中切片是怎么进行的？P77 41.为什么要对硅片表面进行化学机械平坦化？P78 43.列举硅片的7种质量要求。P79 第五章 1.什么是物质的四种形态？试分别描述之。P87 6.描述三种温标，哪一种是科学工作中最常用的温标？P89 8.给出真空的定义。什么是最常用的真空单位，它是怎么定义的？P91 9.给出冷凝和蒸发的定义。吸收和吸附之间有什么不同？P91-92 11.给出升华和凝华的定义。P92 13.什么是表面张力？P93 14.给出材料的热膨胀系数P94。 20.什么是酸？列出在硅片厂中常用的三种酸。P95 21.什么是碱？列出在硅片厂中常用的三种碱。P96 23.什么是溶剂？列出在硅片厂中常用的三种溶剂。P97 24.描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。P97 31.什么是处理特殊气体所面临的最大挑战？P99 38.描述三种特殊气体并分别举例。P101 第六章