复旦大学集成电路工艺原理作业03
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。
电子与通信技术：集成电路工艺原理考试资料(题库版)
电子与通信技术：集成电路工艺原理考试资料（题库版）1、问答题简述引线框架材料？正确答案：引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料（金丝、铝丝、铜丝）实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关（江南博哥）键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用。
引线框架材料的要求为：热匹配，良好的机械性能，导电、导热性能好，使用过程无相变，材料中杂质少，低价，加工特性和二次性能好。
2、问答题简述MCM的概念、分类与特性？正确答案：概念：将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。
分类：MCM-L是采用片状多层基板的MCM、MCM-C是采用多层陶瓷基板的MCM、MCM-D是采用薄膜技术的MCM。
特性：尺寸小、技术集成度高、数据速度和信号质量高、可靠性高、成本低、PCB板设计简化、提高圆片利用率、降低投资风险。
可大幅度提高电路连线密度，增加封装效率；可完成轻、薄、短、小的封装设计；封装的可靠性提升。
3、问答题矩形片式电阻由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？正确答案：基板：基板要具有良好的电绝G8P-1A4PDC12缘性、导热性和机械强度高等特征。
一般基板的材科多采用高纯度的（96%）AL203陶瓷。
其工艺要求表面平整、划线准确，以确保电阻、电极浆料印制到位。
电极：片式电阻器一般都采用三层电极结构，最内层的是内层电极，它是连接电阻体位于中间层的是中间电极，它是镀镍（Ni）层，也被称为阻挡层，其主要作用是提高电阻器在焊接时的耐热性，避免造成内层电极被溶蚀。
位于最外层的是外层电极，它也被称为可焊层，该层除了使电极具有良好的可焊性外，还可以起到延长电极保存期的作用。
通常，外层电极采用锡一铅（S。
-PB.合金电镀而成。
电阻膜：电阻膜是采用具有一定电阻率的电阻浆料印制在陶瓷基板上，然后再经过烧结而成的厚膜电阻。
保护层：保护层位于电阻膜的外部，主要起保护作用。
它通常可以细分为封包玻璃保护膜、玻璃釉涂层和标志玻璃层。
集成电路工艺原理答案2-5
第二次作业1．（1）随着MOS 器件尺寸不断缩小，栅氧化层的厚度也必须同时减薄。
在此情况下，请问MOS 器件对Na ＋的玷污的敏感度是增加了还是降低了，为什么？（2）在栅氧化层厚度不断减薄的情况下，对于硅片衬底的掺杂（或者器件沟道区的阈值电压的调整注入），必须采用什么样的措施才能保证器件的阈值电压不变，为什么？答：（1）根据阈值电压2TH FB f oxoxV V φ=+ 当t ox 减小时，C ox 会增加，所以此时同样的载流子数量Q M 对V TH 有更小的影响，即MOS 器件对Na ＋的玷污敏感度会降低。
（2）通过上面的分析，可知，在t ox 减薄时，，C ox 增大，为使V TH 保持不变，衬底（或沟道区掺杂浓度N A 必须增大。
2．2、基于使水（H 2O ）中的氧（O 2）含量达到饱和并以此作为氧化剂的方法，目前已经提出了一种新的清洗程序，即采用H 2O/O 2取代H 2O 2。
假定硅片受到了微量的金、铁和铜原子的玷污，这种新清洗工艺能够有效去除杂质吗？为什么？答：如课文所述，清洗硅片表面金属离子包含了下面的化学原理： z e M Mz +−←⎯→+所以清洗金属离子机理就是使金属离子氧化变成可溶性离子，从而洗去，利用氧化剂来实现清洗硅片就要求此氧化剂的标准氧化势要低于被还原的金属离子，从而使金属离子失去电子。
从下表可知：O 2/H 2O 的氧化势大于Au ，低于Cu 和Fe ，所以O 2/H 2O 氧化剂可以去掉Cu 和Fe ，但无法去除金。
第三次作业1． 对于NA ＝0.6的曝光系统，设K1＝0.6，K2＝0.5，考虑100nm －1000nm 之间的波长，计算其在不同的曝光波长下的理论分辨率和焦深，并作图，图中标出常用的光刻波长（i 线，g 线，KrF ，ArF ），根据计算和图，请说明ArF 对于0.13um 和0.1um 技术是否足够？答：根据公式：10.60.6R k NAλλ==和2220.5()(0.6)DOF k NA λλ=±=±对g 线：λ＝436nm ，则R ＝436nm ，DOF ＝605.6nm 对i 线：λ＝365nm ，则R ＝365nm ，DOF ＝506.9nm 对KrF: λ＝248nm ，则R ＝248nm ，DOF ＝344.4nm 对ArF ：λ＝193nm ，则R ＝193nm ，DOF ＝268.0nm 所得图如下所示：2． 假定某种光刻胶可以MTF ＝0.3分辨图形，如果曝光系统NA ＝0.4，S ＝0.5，则采用i线光源时光刻分辨的最小尺寸是多少？答：由ppt 讲义上图知：MTF ＝0.3，S ＝0.5时，对应空间频率y ＝0.57y o i 线λ＝365nm ，00.41.80/0.610.61*365NA y u nmλ===m 即分辨率是每um 1.80×0.57＝1.02条所以最小线条的分辨尺寸为1/2pitch ＝0.49um ，pitch ＝0.98um第四次作业1． 根据表格1中给定的值计算光刻胶Az －1450的4个波长的CMTF 。
集成电路工艺原理课后作业
集成电路工艺原理课后作业第一章1.单晶Si片的制备工艺流程答：a）石英沙⇒冶金硅（粗硅）：SiO2+C⇒Si+CO2；b) 冶金硅粉末+HCl⇒三氯硅烷：将冶金硅压碎，制成冶金硅粉，通过与无水HCl 反应生成粗三氯硅烷，利用各组分沸点的不同来达到分离杂质的目的，通过气化和浓缩提纯三氯硅烷；c) 三氯硅烷+H2⇒多晶电子纯硅：精馏后的三氯硅烷，被高纯度H2带入“西门子反应器”还原。
d) 熔融的多晶电子纯硅（EGS）⇒单晶硅锭：①直拉法②区熔法e) 整型处理：去掉两端、径向研磨、定位边；单晶硅锭切片、磨片倒角、刻蚀、抛光；激光刻号，封装。
2.两种拉单晶的方法（CZ、FZ）及其特点答：直拉法：在石英坩埚中将多晶硅熔融，上面用单晶硅籽晶直接拉成单晶硅锭。
特点：便宜；大的硅片尺寸（直径300mm）；材料可回收利用。
区熔法：将材料局部熔化，形成狭窄的熔区，然后令熔区沿着材料缓慢移动，利用分凝现象来分离杂质，生长单晶体。
特点：更纯的单晶硅（无坩埚）；更贵，硅片尺寸小（150mm）；主要用于功率器件。
3.单晶硅中硅的原子密度答：8/a3＝5×1022/cm34.在硅半导体中形成替位式杂质的条件，可能的掺杂元素主要哪些？答：形成替位式杂质的条件：（1）原子大小：与原晶格上的原子大小接近。
（2）原子外部电子壳层和晶体结构具有相似性。
可能元素：Ⅲ、Ⅴ族元素B、P、As。
第二章1.热氧化法答：Si与氧或水汽等氧化剂在高温下发生化学反应生成SiO2。
2.SiO2在集成电路中的应用主要哪些？答：①自然层：无用②屏蔽层：离子注入③遮蔽层：扩散④场区氧化层及介局部氧化物：隔离⑤衬垫层：避免氮化物的强应力在Si中缺陷⑥牺牲层：消除Si表面缺陷。
⑦栅氧化层：栅极介质层。
⑧阻挡层：浅沟隔离STI。
3.热氧化法常用的氧化源有哪些？采用不同氧化源制备SiO2，其各自的特点是什么？答：①氧气（干氧氧化，薄膜均匀致密，生长速率慢）②水汽（水汽氧化，生长速率快，薄膜疏松，特性不好）③氢气与氧气（水汽氧化、湿氧氧化，氢气氧气摩尔比不同时，效果介于前两种之间）④含氯气体（掺入其它氧化剂中，使栅氧中可移动离子最小）4.在集成电路工艺中，制备厚的SiO2层主要采用什么氧化方式，其主要优点是什么？答：采用的是干氧-湿氧-干氧相结合的氧化方式。
集成电路工艺原理习题2013
$110 3.8% 1000100 $50 52
7
年开支=年产能 为1亿3千万 1000×100×52×$50×50% =$130,000,000
产率提高3.8%，将带来年利润1千万美元！
例题1、 <100> 硅片上表面有200 nm氧化层 （a）如果上述氧化层在1100 C干氧中生长，生长时间为多少？ （b）如果硅片重新送回氧化炉（往往是另一个炉子），继续在 1000 C下水汽氧化，多长时间可以增加氧化层厚度至500 nm？
2）推进退火的时间 假定在1100 C进行推进退火，则扩散系数D=1.5×10-13 cm2/s
t
drive in
3.7 10 9 cm2 6.8 hours 13 2 1.5 10 cm sec
3）所需离子注入的杂质剂量 可以推算出
Q Cs Dt 4 1017 3.7 10 9 4.3 1013 cm2
例题：CMOS中的p阱的形成。要求表面浓度Cs=4x1017 cm-3， 结深xj=3 mm。 已知衬底浓度为CB=1×1015 cm3。 设计该工艺过程。
离子注入 ＋ 退火
解：1）假设离子注入+推进退火 假定推进退火获得的结深，则根据
x2 j C B C s exp 4 Dt
4. 一集成电路厂 产量＝1000片/周×100芯片/片， 芯片价格为$50/芯片，如果产率为50％，则正好 保本。若要年赢利$15,000,000，产率应为多少？
1. 什么是图形转移技术？简述实现图形转移的两个步骤与特点。
图形转移技术：光刻＋刻蚀
2. 掺杂的两种方法及步骤与特点。
3. 热氧化的几种方法、过程与特点。 方法:
Dt pre dep 2.3 10 14 Dt drivein 3.7 10 9 即使
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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）。