复旦大学集成电路工艺原理作业08
(完整版)集成电路工艺原理期末试题
电子科技大学成都学院二零一零至二零一一学年第二学期集成电路工艺原理课程考试题A卷（120分钟）一张A4纸开卷教师：邓小川一二三四五六七八九十总分评卷教师1、名词解释：(7分)答：Moore law：芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月翻一番。
特征尺寸：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。
Fabless：IC 设计公司，只设计不生产。
SOI：绝缘体上硅。
RTA：快速热退火。
微电子：微型电子电路。
IDM：集成器件制造商。
Chipless：既不生产也不设计芯片，设计IP内核，授权给半导体公司使用。
LOCOS：局部氧化工艺。
STI：浅槽隔离工艺。
2、现在国际上批量生产IC所用的最小线宽大致是多少，是何家企业生产？请举出三个以上在这种工艺中所采用的新技术（与亚微米工艺相比）？(7分) 答：国际上批量生产IC所用的最小线宽是Intel公司的32nm。
在这种工艺中所采用的新技术有：铜互联；Low-K材料；金属栅；High-K材料；应变硅技术。
3、集成电路制造工艺中，主要有哪两种隔离工艺？目前的主流深亚微米隔离工艺是哪种器件隔离工艺，为什么？(7分)答：集成电路制造工艺中，主要有局部氧化工艺－LOCOS；浅槽隔离技术－STI两种隔离工艺。
主流深亚微米隔离工艺是：STI。
STI与LOCOS工艺相比，具有以下优点：更有效的器件隔离；显著减小器件表面积；超强的闩锁保护能力；对沟道无侵蚀；与CMP兼容。
4、在集成电路制造工艺中，轻掺杂漏（LDD）注入工艺是如何减少结和沟道区间的电场，从而防止热载流子的产生？(7分)答：如果没有LDD形成，在晶体管正常工作时会在结和沟道区之间形成高电场，电子在从源区向漏区移动的过程中，将受此电场加速成高能电子，它碰撞产生电子空穴对，热电子从电场获得能量，造成电性能上的问题，如被栅氧化层陷阱俘获，影响器件阈值电压控制。
LDD注入在沟道边缘的界面区域产生复杂的横向和纵向杂质剖面。
LDD降低的杂质浓度减小了结和沟道区间的电场，把结中的最大电场位置与沟道中的最大电流路径分离，从而防止热载流子产生。
集成电路工艺原理接触及互连原理
6/47
各
种
延
迟
减小互连延迟的途径:
1）低电阻率金属(Cu) 2）low-k介质
7/47
对IC金属化系统的主要要求
电学、机械、热学、热力学及化学
(1) 金属和半导体形成低阻接触 (2) 低阻互连 (3) 与下面的氧化层或其它介质层的粘附性好 (4) 台阶覆盖好 (5) 结构稳定，不发生电迁移及腐蚀现象 (6) 易刻蚀 (7) 制备工艺简单
1540 2165 1326 992
TiN
50-150
2950
Ti30W70 Heavily doped poly-Si
75-200 450-10000
2200 1417
10/47
衡量欧姆接触质量的参数是比接触电阻 c
金属线 接触面积A
重掺杂硅
rc
1 dJ
dV V 0
定义：零偏压附近电流密
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（1）铝的电迁移
当大密度电流流过金属薄膜时，具有大动量 的导电电子将与金属原子发生动量交换，使 金属原子沿电子流的方向迁移，这种现象称 为金属电迁移
电迁移会使金属原子在阳极端堆积，形成小 丘或晶须，造成电极间短路；在阴极端由于 金属空位的积聚而形成空洞，导致电路开路
void Hillock e
金属间介质（IMD）
钝化层（passivation）
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后端工艺越来越重要 占了工艺步骤中大部分 影响IC芯片的速度
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多层金属互 连增加了电 路功能并使 速度加快
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互
连
的
速
度
限
制
可
以
作
由全局互连造成的延迟可以表达为：
集成电路技术集成电路工艺原理试卷(练习题库)(2023版)
集成电路技术集成电路工艺原理试卷（练习题库）1、用来做芯片的高纯硅被称为（），英文简称（），有时也被称为（）。
2、单晶硅生长常用（）和（）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（）。
3、晶圆的英文是（），其常用的材料是（）和（）。
4、晶圆制备的九个工艺步骤分别是（）、整型、（）、磨片倒角、刻蚀、（）、清洗、检查和包装。
5、从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（）、O 和（）。
6、CZ直拉法生长单晶硅是把（）变为（）并且（）的固体硅锭。
7、CZ直拉法的目的是（）。
8、影响CZ直拉法的两个主要参数是O和（）。
9、晶圆制备中的整型处理包括（）、（）和（）。
10、制备半导体级硅的过程：1、（）；2、（）；3、O011、热氧化工艺的基本传输到芯片的不同部分。
77、多层金属化指用来连接硅片上高密度堆积器件的那些金属层。
78、阻挡层金属是淀积金属或金属塞，其作用是增加上下层材料的附着。
79、关键层是指那些线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层。
80、传统互连金属线的材料是铝，即将取代它的金属材料是铜。
81、溅射是个化学过程，而非物理过程。
82、表面起伏的硅片进行平坦化处理，主要采用将低处填平的方法。
83、化学机械平坦化，简称CMP,它是一种表面全局平坦化技术。
84、平滑是一种平坦化类型，它只能使台阶角度圆滑和侧壁倾斜，但高度没有显著变化。
85、反刻是一种传统的平坦化技术，它能够实现全局平坦化。
86、电机电流终点检测不适合用作层间介质的化学机械平坦化。
87、在CMP为零的转换器。
133、CD是指硅片上的最小特征尺寸。
134、集成电路制造就是在硅片上执行一系列复杂的化学或者物理操作。
简而言之，这些操作可以分为四大基本类：薄膜135、人员持续不断地进出净化间，是净化间沾污的最大来源。
136、硅片制造厂可分为六个的区域，各个区域的照明都采用同一种光源以达到标准化。
137、世界上第一块集成电路是用硅半导体材料作为衬底制造的。
(完整版)集成电路工艺原理期末试题
Ti/TiN；Al/AlCu；TiN。
：接触层金属和阻挡层金属。
：导电层；
：阻挡层金属和抗反射涂层。
、 离子注入后为什么要退火，高温退火和快速热处理哪个更优越，为什么？
分)
离子注入会将原子撞击出晶格结构而损伤硅片晶格。如果注入的剂量很
这些间隙杂质只有经过高温退火过程才能被激活。退火能够加
∴ t2
＋0.5tox＝0.2×(2 +0.25)；即 tox＝ 0.4659μm
2 h内湿氧水汽氧化所生成的SiO
厚度为0.4659μm。
总的硅片氧化生成的二氧化硅厚度t
＝ 0.0855 +0.4659 =0.5514μm
∴ 消耗的硅层厚度为t
＝0.5514×0.45=0.2481μm
(a) ∵ t2
+ Atox＝B(t + τ)，又∵初始氧化层厚度为0；
∴ τ
＝ ( t2ox + Atox ) / B = 0 h
∵ t2
＋Atox＝B(t1 +τ1)，又∵ t1=0.5 h；
∴ t2
＋0.09tox＝0.03×(0.5 +0)；即 tox＝ 0.0855 μm
1.44的水溶液，光刻机使用的光源为波长193nm的准分子激光器，k
0.6，试求此镜头的数值孔径NA、焦深和光刻机的分辨率。(10分)
(1) 数值孔径： NA = (n)sinθ
≈(n)透镜半径/透镜的焦长≈6/10≈0.6
焦深： DOF = λ/2(NA)2 = 193/2*(0.6)2 =268 nm
20分）
、硅片热氧化生长遵从如下公式：t2
＋Atox＝B(t + τ)，其中tox为硅片经过t时
《集成电路工艺原理(芯片制造)》课程+试题库
一、填空题（30分=1分*30）10题/章晶圆制备1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。
2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。
3．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。
4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是（单晶生长）、整型、（切片）、磨片倒角、刻蚀、（抛光）、清洗、检查和包装。
5．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111 ）。
6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有正确晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。
7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中）。
影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。
8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。
9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。
氧化10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。
11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。
12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。
13．用于热工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。
14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI ）。
15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。
16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（）、退火和合金。
17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。
(完整版)集成电路工艺原理试题总体答案
目录一、填空题（每空1分，共24分）....................................................................二、判断题（每小题1。
5分,共9分）.................................................................三、简答题（每小题4分，共28分）..................................................................四、计算题（每小题5分，共10分）..................................................................五、综合题（共9分）...............................................................................一、填空题（每空1分，共24分）1.制作电阻分压器共需要三次光刻，分别是电阻薄膜层光刻、高层绝缘层光刻和互连金属层光刻。
2.集成电路制作工艺大体上可以分成三类,包括图形转化技术、薄膜制备技术、掺杂技术.3.晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等四种。
4.高纯硅制备过程为氧化硅→粗硅→ 低纯四氯化硅→ 高纯四氯化硅→ 高纯硅.5.直拉法单晶生长过程包括下种、收颈、放肩、等径生长、收尾等步骤.6.提拉出合格的单晶硅棒后,还要经过切片、研磨、抛光等工序过程方可制备出符合集成电路制造要求的硅衬底片。
7.常规的硅材料抛光方式有：机械抛光，化学抛光，机械化学抛光等。
8.热氧化制备SiO2的方法可分为四种，包括干氧氧化、水蒸汽氧化、湿氧氧化、氢氧合成氧化 .9.硅平面工艺中高温氧化生成的非本征无定性二氧化硅对硼、磷、砷(As）、锑（Sb）等元素具有掩蔽作用。
10.在SiO2内和Si— SiO2界面存在有可动离子电荷、氧化层固定电荷、界面陷阱电荷、氧化层陷阱等电荷.11.制备SiO2的方法有溅射法、真空蒸发法、阳极氧化法、热氧化法、热分解淀积法等。
复旦大学集成电路工艺原理作业03
作业3：光刻1
1. 对于NA ＝0.6的曝光系统，设k 1＝0.6，k 2＝0.5。
考虑100 nm
到1000 nm 之间的波长（DUV 至可见光），计算其在不同的曝光波长下的理论分辨率和焦深，并作图。
在图中标示出常用的光刻波长（i 线，g 线，KrF 和ArF ）。
根据计算和图，请说明ArF 对于0.13 μm 和0.1 μm 技术是否足够？
2、 计算有9块掩模工艺的的最终成品率。
掩膜中有4块平均致命
缺陷密度为0.1cm -2， 4块为0.25 cm -2，还有一块为1.0 cm -2，芯片面积为50mm 2.
3、 一个X 光接近式曝光系统，使用的光子能量为1 keV ，如果版
和硅片的间距为20 μm ，估算该系统所能达到的理论衍射分辨率。
（注：λ/hC E =）。
4、 假定某种光刻胶可以MTF ＝0.3分辨图形，如果曝光系统的
NA ＝0.4，S ＝0.5。
则采用i 线光源时光刻分辨的最小尺寸为多少？（选做）。
复旦集成电路工艺课件-05
一般， g线和i线胶的对比度在2～3，而DUV胶的对比 度为5～10。
依赖于工艺参数，如：显影液、前烘时间、曝光后及
坚膜的温度，光源波长和硅片的表面形貌等
INFO130024.02
集成电路工艺原理
第四章 光刻原理 (下)
局部曝光区域决定图形的陡直度
6/41
f
2、临界调制传递函数CMTF (critical modulation transfer function)：胶分辨图形所需的 最小光学传递函数MTF。
18/41
光源
NGL: X射线(5Å)，电子束(0.62Å)，离子束(0.12 Å)
INFO130024.02
集成电路工艺原理
第四章 光刻原理 (下)
19/41
248 nm
193 nm
157 nm
13.5 nm
INFO130024.02
集成电路工艺原理
第四章 光刻原理 (下)
2、Reducing resolution factor k1
Wmin g
投影式（远场衍射）：分辨率、 焦深、MTF、不相干度S
R k1 NA
掩模版制作 光刻机工作模式： 接触式，接近式，投 影式（扫描式，步进 式，步进扫描式）
DOF k2
( NA)2
光刻胶：正胶/负胶 光刻胶的组成 i线/g线（PAC） DUV（PAG）
INFO130024.02
集成电路工艺原理
第四章 光刻原理 (下)
30/41
45, 32, 22 nm Technology nodes 全氟聚烷基醚油
INFO130024.02
集成电路工艺原理
第四章 光刻原理 (下)