2022《微电子工艺》复习提纲v1

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微电子工艺技术 复习要点答案完整版

微电子工艺技术 复习要点答案完整版

微电子工艺技术-复习要点答案)完整版(第四章晶圆制造法。

比法和FZ1.CZ法提单晶的工艺流程。

说明CZ FZ三种生长方法的优缺点。

较单晶硅锭CZ、MCZ和答:法:使用射频或电阻加热线圈,置于慢速转动的石CZ3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。

1、溶硅2、引晶。

将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒)英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化(需要注意的是熔硅的时间不宜过长逐渐降低到熔融的硅中,籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化,籽晶的温度略低于硅的熔点。

当系统稳定后,将籽晶缓慢拉出,同时熔融的硅也被拉出。

使其沿着籽晶晶体的方向凝固。

籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。

的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。

加热将多晶硅棒的低端熔化,然后50-100cm FZ法:即悬浮区融法。

将一条长度把籽晶溶入已经熔化的区域。

熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间,然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。

此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固,形成与籽晶相同的晶体结构。

当加热线圈扫描整个多晶硅棒后,便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。

法优点:①所生长的单晶的直径较大,成本相对较低;②通过热场调整及晶转,坩埚等工艺参数的优化,可以较好CZ的控制电阻率径向均匀性。

缺点:石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响,易引入氧、碳杂质,不易生长高电阻率单晶。

③高纯度、高电阻率、低法高。

②无需坩埚、石墨托,污染少 CZFZ法优点:①可重复生长,提纯单晶,单晶纯度较法,熔体与晶体界面复杂,很④悬浮区熔法主要用于制造分离式功率元器件所需要的晶圆。

缺点:直径不如CZ氧、低碳难得到无位错晶体,需要高纯度多晶硅棒作为原料,成本高。

优点:较少温度波动,减轻溶硅与坩埚作用,降低了缺陷密度,氧含量,提高了电阻分布的均匀MC:改进直拉法性2.晶圆的制造步骤【填空】答:1、整形处理:去掉两端,检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。

微电子复习资料

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集成电路的分类:1.按器件结构类型分类,共有三种类型,它们分别为双极集成电路,MOS集成电路和双极-MOS混合型集成电路。

(1)双极集成电路:这种电路采用的有源器件是双极晶体管,在双极集成电路中,又可以根据双极晶体管的类型的不同,而将它们细分为NPN型和PNP型双极集成电路。

双极集成电路的特点是速度高,驱动能力强,缺点是功耗较大,集成度相对较低。

(2)金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路:这种电路中所用的晶体管为MOS晶体管,根据MOS晶体管类型的不同,MOS集成电路又可以分为NMOS,PMOS和CMOS集成电路。

与双极集成电路相比,MOS集成电路的主要优点是:输入阻抗高,抗干扰能力强,功耗小,集成度高(适合大规模集成),因此,进入超大规模集成电路时代以后,MOS,特别是CMOS集成电路已经成为集成电路的主流。

(3)双极-MOS集成电路:同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为双极-MOS集成电路,双极-MOS 集成电路综合了双极和MOS器件两者的优点,但这种电路具有制作工艺复杂的缺点。

随着CMOS集成电路中器件特征尺寸的减小,CMOS集成电路的速度越来越高,已经接近双极集成电路,因此,目前集成电路的主流技术仍然是CMOS技术。

2.按集成电路规模分类:每块集成电路芯片中包含的元器件数目叫做集成度,根据集成电路规模的大小,通常将集成电路分为小规模集成电路,中规模集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路,特大规模集成电路和巨大规模集成电路.3.按结构形式的分类:按照集成电路的结构形式可以将它分为半导体单片集成电路及混合集成电路。

(1)单片集成电路:它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路。

(2)混合集成电路:是指将多个半导体集成电路芯片或半导体集成电路芯片与各种分立元器件通过一定的工艺进行二次集成,构成一个完整的,更复杂的功能器件,该功能器件最后被封装在一个管壳中,作为一个整体使用,在混合集成电路中,主要由片式无源元件,半导体芯片,带有互连金属化层的绝缘基板以及封装管壳组成。

微电子工艺复习提纲

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分凝现象 Segregation :假设某种杂质在晶体中的浓度处处相同,当晶体逐段溶化和凝固后,固相和液相晶体中可容纳的杂质浓度并不相同,这种杂质浓度在固液相界面两边重新分布的现象,称分凝现象。

Chapter2氧化二氧化硅的性质和用途——二氧化硅的掩蔽作用和厚度估算(masking properties of thermal growth SiO2) 物理性质:密度:无定型2.15—2。

25g/cm2结晶型2.65g/cm2;折射率:密度大的薄膜具有大的折射率;电导率:与制备方法以及所含杂质数量等因素有关;介电强度:单位厚度的SiO2所承受的最小击穿电压106—107V/cm ;介电常数:相对介电常数为3。

9。

化学性质:酸性氧化物,是硅最稳定的氧化物,不溶于水,耐多种强酸,但能与氢氟酸反应;在一定温度下,能和强碱(如氢氧化钠 氢氧化钾)反应,也有可能被铝 氢等还原. 用途:对杂质扩散的掩蔽作用;对器件的绝缘隔离层;用作电容器的介质材料;用作MOS 器件的绝缘栅材料;用于其他半导体器件;热氧化原理(硅消耗问题、D-G 模型重点结论)?2s io 的制备方法:热氧化法:干氧氧化、水蒸汽氧化、湿氧氧化、干氧-湿氧-干氧(简称干湿干)氧化法、氢氧合成氧化干氧氧化:高温下,氧气直接通向高温氧化炉与硅反应。

特点:质量最佳,结构致密,均匀性和重复性好,掩蔽能力强;但生长速度慢.适合MOS 器件中栅极氧化中低于0。

1微米的薄氧化层的生长。

水汽氧化:在高温下,硅片表面硅原子与高纯水产生的蒸汽反应生成SiO2,N2作携带气体。

特点:质量差,稳定性不好,对磷扩散掩蔽能力弱湿氧氧化:在高温下,O2携带高纯水产生的蒸汽,到达硅片表面与硅原子反应生成SiO2。

特点:氧化剂是氧气和水蒸汽。

所得氧化膜各项特性(质量和生长速度等)都介于干氧氧化和水汽氧化之间。

通过调节氧气和水汽的比例可调节生长速率。

氧化层厚度和时间的关系式012A χ⎤⎥=⎥⎥⎦,当氧化时间很短时,即B A t 4/)(2<<+τ时,此时Tox 与t 为线性关系反应限制氧化区,主要受反应限制,当,B A t 4/)(2<<+τ,Tox 与t 为抛物线关系,此时的抛物线性氧化区也称扩散限制氧化区,主要受扩散限制。

芯片封装工艺及设备

芯片封装工艺及设备

《微电子封装技术》复习提纲第一章绪论●微电子封装技术的发展特点是什么?发展趋势怎样?(P8、P9)特点:微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展,引脚由四边引出向面阵排列发展微电子封装向表面安装式封装(SMP)发展,以适合表面安装技术(SMT)从陶瓷封装向塑料封装发展从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移发展趋势:微电子封装具有的I/O引脚数更多微电子封装应具有更高的电性能和热性能微电子封装将更轻,更薄,更小微电子封装将便于安装、使用和返修微电子安装的可靠性会更高微电子封装的性能价格比会更高,而成本却更低,达到物美价廉●微电子封装可以分为哪三个层次(级别)?并简单说明其内容。

(P7)用封装外壳将芯片封装成单芯片组件和多芯片组件的一级封装,将一级封装和其他元器件一同组装到印刷电路板上的二级封装以及再将二级封装插装到母版上的三级封装硅圆片和芯片虽然不作为一个封装层次,但却是微电子封装的出发点和核心。

在IC芯片与各级封装之间,必须通过互连技术将IC芯片焊区与各级封装的焊区连接起来形成功能,也有的将这种芯片互连级称为芯片的零级封装●微电子封装有哪些功能?(P19)电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑、环境保护●芯片粘接方法分为哪几类?粘接的介质有何不同(成分)?(P12)Au-Si合金共熔法(共晶型)Pb-Sn合金片焊接法(点锡型)导电胶粘接法(点浆型);环氧树脂有机树脂基粘接法(点胶型);高分子化合物●简述共晶型芯片固晶机(粘片机)主要组成部分及其功能。

1 机械传动系统2 运动控制系统3 图像识别(PR)系统4 气动/真空系统5 温控系统机械系统•目标:芯片+框架•组成部分:• 1 框架供送部分进料(框架分离)、送料、出料• 2 芯片供送部分•目标:组成部分:1 送晶装置:晶粒供送2 焊头装置3 顶针装置4 其他:温控、 气动/真空等• 3 点锡/点浆/点胶部分● 和共晶型相比,点浆型芯片固晶机(粘片机)在各组成部分及其功能的主要不同在哪里?点浆工序,进烤箱● 名词解释:取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶取晶:以化学腐蚀的方法将晶粒从封装中取出,以利下一步拍照评估,层次去除或其他分析的进行固晶:将芯片固定在外壳底座中心,常用Au-Sb 合金(对PNP 管)共熔或者导电胶粘接固化法使晶体管的接地极与底座间形成良好的欧姆接触;对IC 芯片,还可以采用环氧树脂粘接固化法;(引脚与金属壳的隔离:玻璃)焊线:在芯片的焊区与接线柱间用热压焊机或超声焊机用Au 丝或Al 丝连接起来;接着将焊好内引线的底座移至干燥箱中操作,并通以惰性气体或N2保护芯片; 封装:最后将管帽套在底座周围的凸缘上,利用电阻熔焊法或环形平行缝焊法将管帽与底座边缘焊牢,达到密封要求。

微电子工艺原理与技术第1章引论

微电子工艺原理与技术第1章引论

发展更先进的制造技术,如纳米压印、3D 打印等,以实现更高精度和更复杂的微纳 结构制造。
智能化与自动化
绿色制造与可持续发展
推动微电子工艺的智能化和自动化发展, 提高生产效率和产品质量。
注重微电子工艺的环保性和可持续性,减 少资源消耗和环境污染。
THANKS
感谢观看
旋涂法
将溶液、溶胶或悬浮液等 流体涂覆在基片表面,然 后通过旋转基片使流体均 匀分布,形成薄膜。
光刻技术
掩模制备
根据设计图案制作掩模, 通常采用铬版或石英版作 为掩模基材。
对准和曝光
将掩模与基片对准,然后 通过曝光将掩模上的图案 转移到基片表面的光刻胶 上。
显影和坚膜
通过显影去除曝光或未曝 光部分的光刻胶,然后进 行坚膜处理以提高光刻胶 的抗蚀性。
离子注入掺杂
将杂质元素以离子形式注入到基片内部,然后通过退火处理使杂 质元素在基片中均匀分布。
气相沉积掺杂
在气相沉积过程中引入杂质元素,使杂质元素与基片材料一起沉 积在基片表面。
04
微电子封装与测试技术
封装技术概述
封装定义
将微电子芯片与外部环境隔离,并提供电气连接和机械支撑的技 术。
封装目的
保护芯片免受外部环境影响,提供稳定的电气连接,以及实现芯片 间的互连。
微电子工艺概述
介绍了微电子工艺的基本概念、发展历程和主要应用领域。
微电子工艺基础
阐述了微电子工艺的基本原理,包括半导体物理、器件工 艺和集成电路设计等。
微电子工艺实践
介绍了微电子工艺的实际应用,包括晶圆制造、封装测试 和可靠性等。
对未来微电子工艺发展的展望
新材料与新器件
先进制造技术
探索新型半导体材料和器件结构,如二维 材料、生物电子器件等,以提高性能和降 低成本。

微电子工艺复习重点

微电子工艺复习重点

1.干法氧化,湿法氧化和水汽氧化三种方式的优缺点。

20XX级《微电子工艺》复习提纲一.衬底制备1.硅单晶的制备方法。

直拉法悬浮区熔法1.硅外延多晶与单晶生长条件。

任意特左淀积温度下,存在最大淀积率,超过最大淀积率生成多晶薄膜,低于最大淀积率,生成单晶外延层。

三.薄膜制备1 •氧化干法氧化:干燥纯净氧气湿法氧化:既有纯净水蒸汽有又纯净氧气水汽氧化:纯净水蒸汽速度均匀重复性结构掩蔽性干氧慢好致密好湿氧快较好中基本满足水汽最快差疏松差2.理解氧化厚度的表达式和曲线图。

二氧化硅生长的快慢由氧化剂在二氧化硅中的扩散速度以及与硅反应速度中较慢的一个因素决左;当氧化时间很长时,抛物线规律,当氧化时间很短时,线性规律。

3.温度、气体分压、晶向、掺杂情况对氧化速率的影响。

温度:指数关系,温度越髙,氧化速率越快。

气体分压:线性关系,氧化剂分压升高,氧化速率加快晶向:(111)面键密度大于(100)而,氧化速率髙:髙温忽略。

掺杂:掺杂浓度高的氧化速率快:4.理解采用「法热氧化和掺氯措施提高栅氧层质量这个工艺。

m寧二氧化硅特恂提高氧化质量。

干法氧化中掺氯使氧化速率可提高1%$%。

四s薄膜制备2•化学气相淀积CVD1.三种常用的化学气相淀积方式,在台阶覆盖能力,呈膜质量等各方而的优缺点。

常压化学气相淀积APCVD:操作简单淀积速率快,台阶覆盖性和均匀性差低压化学气相淀积LPCVD:台阶覆盖性和均匀性好,对反应式结构要求不高,速率相对低,工作温度相对高,有气缺现象PECVD:温度低,速率高,覆盖性和均匀性好,主要方式。

2.本征SiCh,磷硅玻璃PSG,硼磷硅玻璃BPSG的特性和在集成电路中的应用。

USG:台阶覆盖好,黏附性好,击穿电压高,均匀致密:介质层,掩模(扩散和注入),钝化层,绝缘层。

PSG:台阶覆盖更好,吸湿性强,吸收碱性离子BPSG:吸湿性强,吸收碱性离子,金属互联层还有用(具体再查书)。

3.热生长SiO2和CVD淀积SiO?膜的区别。

微电子工艺复习资料

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第一章:1.看懂这是一个三极管利用基区、发射区扩散形成电阻的结构2.看懂电极外延层电阻结构3.看懂电极MOS集成电路中的多晶硅电阻4.电容结构包括哪些要素?两端是金属,中间是介电材料。

集成电路中电容的结构5.这是电容结构Pn结位于空间电荷区,是一个电容结构。

PN结电容结构6. MOS场效应晶体管中以SiO2为栅极层MOS场效应晶体管电容结构7.有源器件?二极管,三极管,MOS管集成电路中二极管的基本结构8.看懂二极管,三极管的结构集成电路中二极管的结构9.三极管分清npn与pnp?有什么区别?怎么画的?结构上,NPN三极管的中间是P区(空穴导电区),两端是N区(自由电子导电区),而PNP三极管正相反。

使用上,NPN三极管工作时是集电极接高电压,发射极接低电压,基极输入电压升高时趋向导通,基极输入电压降低时趋向截止;而PNP三极管工作时则是集电极接低电压,发射极接高电压,基极输入电压升高时趋向截止,基极输入电压降低时趋向导通。

晶体管的基本结构10.什么叫NMOS?什么叫PMOS?PMOS是指利用空穴来传导电性信号的金氧半导体。

NMOS是指利用电子来访传导电性信号的金氧半晶体管。

MOS管的结构图和示意图11.集成电路包括哪些阶段?核心阶段?阶段: 硅片(晶圆)的制备、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件封装集成电路制造的阶段划分半导体芯片的制造框图半导体芯片制造的关键工艺12.硅的基本性质?它的优点?硅的禁带宽度较大(1.12eV),硅半导体的工作温度可以高达200℃。

硅片表面可以氧化出稳定且对掺杂杂质有极好阻挡作用的氧化层(SiO2)优点:(1)硅的丰裕度硅是地球上第二丰富的元素,占到地壳成分的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,而消耗的成本比较低。

(2)更高的熔化温度允许更宽的工艺容限硅的熔点是1412℃,远高于锗937℃的熔点,更高的熔点使得硅可以承受高温工艺。

(3)更宽的工作温度范围用硅制造的半导体器件可以工作在比锗制造的半导体器件更宽的温度范围,增加了半导体器件的应用范围和可靠性。

微电子工艺复习提纲

微电子工艺复习提纲

微电子工艺复习提纲1集成电路的制作可以分成三个阶段:①硅晶圆片的制作;②集成电路的制作;③集成电路的封装。

2集成电路发展史:生长法,合金法,扩散法4评价发展水平:最小线宽,硅晶圆片直径,DRAM容量5金刚石结构特点:共价四面体,内部存在着相当大的“空隙”6面心立方晶体结构是立方密堆积,(111)面是密排面。

7金刚石结构可有两套面心立方结构套购而成,面心立方晶格又称为立方密排晶格。

8双层密排面的特点:在晶面内原子结合力强,晶面与晶面之间距离较大,结合薄弱。

两个双层面间,间距很大,而且共价键稀少,平均两个原子才有一个共价键,致使双层密排面之间结合脆弱9金刚石晶格晶面的性质:由于{111}双层密排面本身结合牢固,而双层密排面之间相互结合脆弱,在外力作用下,晶体很容易沿着{111}晶面劈裂。

由{111}双层密排面结合牢固,化学腐蚀就比较困难和缓慢,所以腐蚀后容易暴露在表面上。

因{111}双层密排面之间距离很大,结合弱,晶格缺陷容易在这里形成和扩展。

{111}双层密排面结合牢固,表明这样的晶面能量低。

由于这个原因,在晶体生长中有一种使晶体表面为{111}晶面的趋势。

10肖特基缺陷:如果一个晶格正常位置上的原子跑到表面,在体内产生一个晶格空位,称肖特基缺陷。

11弗伦克尔缺陷:如果一个晶格原子进入间隙,并产生一个空位,间隙原子和空位是同时产生的,这种缺陷为弗伦克尔缺陷。

12堆垛层错:在密堆积的晶体结构中,由于堆积次序发生错乱13固溶体:当把一种元素B(溶质)引入到另一种元素A(溶剂)的晶体中时,在达到一定浓度之前,不会有新相产生,而仍保持原来晶体A的晶体结构,这样的晶体称为固溶体。

14固溶度:在一定温度和平衡态下,元素B能够溶解到晶体A内的最大浓度,称为这种杂质在晶体中的最大溶解度15固溶体分类:替位式固溶体,间隙式固溶体16某种元素能否作为扩散杂质的一个重要标准:看这种杂质的最大固溶度是否大于所要求的表面浓度,如果表面浓度大于杂质的最大固溶度,那么选用这种杂质就无法获得所希望的分布。

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2022《微电子工艺》复习提纲一、衬底制备1. 硅单晶两种制备方法及比较。

直拉法:该法是在直拉单晶氯内,向盛有熔硅坩锅中,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制热场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,单晶便在籽晶下按照籽晶的方向长大。

其优点是晶体被拉出液面不与器壁接触,不受容器限制,因此晶体中应力小,同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶。

区溶法:使圆柱形硅棒用高频感应线圈在氩气气氛中加热,使棒的底部和在其下部靠近的同轴固定的单晶籽晶间形成熔滴,这两个棒朝相反方向旋转。

然后将在多晶棒与籽晶间只靠表面张力形成的熔区沿棒长逐步移动,将其转换成单晶。

区熔法可用于制备单晶和提纯材料,还可得到均匀的杂质分布。

这种技术可用干生产纯度很高的半导体、金属、合金、无机和有机化合物晶体。

2.硅的掺杂和导电特性:包括杂质种类、杂质能级和激活能。

掺杂剂可在拉制前一次性加入;也可在拉制过程中分批加入,持续不断地加入高纯度的多晶硅于融体中,使初始的掺杂浓度维持不变;均匀掺杂分布,可由高拉制速率和低旋转速率获得。

硅的p型杂质一般为硼B,n型杂质一般为磷P和砷As。

p型/n型杂质的能级在禁带中靠近价带顶和导带底,均为浅能级。

3. 硅单晶的晶向表示方法和硅的原子密度。

晶向—空间点阵中由结点连成的结点线和平行于结点线的方向。

实验中确定晶向:光图定向硅的原子密度为5.00x10^22/cm34. 硅单晶圆片的制作方法。

切:金刚石刀切晶锭成晶圆,沿(100)面或(111)面1/3的原料损耗磨:机械研磨,消除切割留下的划痕。

抛:抛光二、外延生长1. 外延的定义。

在一定条件下,通过一定方法获得所需原子,并使这些原子有规则地排列在衬底上;在排列时控制有关工艺条件,使排列的结果形成具有一定导电类型、一定电阻率、一定厚度。

2. 硅外延方法。

四氯化硅(SiCl4)氢气还原法。

硅外延层一般采用气相外延的方法制备。

3. 用Grovel模型分析四氯化硅氢气还原法外延制备硅的外延速率。

4. 硅外延工艺里温度、反应剂浓度、气体流速对生长速率的影响,会分析图表数据。

三、薄膜制备-氧化1. SiO2的原子密度2.3*10^222. SiO2层厚度和原生硅层厚度的关系。

生长一个单位厚度的SiO2,需要消耗0.44-0.46个单位厚度的硅层。

3. 用grove模型分析热氧化速率。

4. 理解采用干法热氧化和掺氯措施提高栅氧层质量这个工艺。

干氧氧化氧化气氛为干燥、纯净的氧气。

掺氯工艺对于改善SiO2 特性,提高氧化质量有好处;氯可以与硅中的可动金属离子,尤其是钠离子反应,生成可挥发的金属氯化物而排除;氯的引入会使氧化速率增大1%-5%。

5. 干法氧化,湿法氧化和水汽氧化三种方式的优缺点。

四、薄膜制备-化学气相淀积CVD1. 工艺中影响台阶覆盖、间隙填充的图形保真度的因素。

到达角;反应剂的表面迁移率。

2. APCVD,LPCVD和PECVD的特点与区别。

APCVD:操作简单,淀积速率高,可超过1000Å/min;台阶覆盖性和均匀性较差LPCVD:台阶覆盖性和均匀性好;可以进行多晶硅,Si3N4,SiO2,PSG、BPSG、钨等薄膜的淀积PECVD:依靠非热能源的射频(RF)等离子体来激活和维持化学反应;突出优点是淀积温度低,淀积速率高;膜表面吸附原子由于不断受到离子和电子轰击,容易迁移,薄膜有良好的均匀性,以及填充小尺寸结构的能力;通常情况下,666.5 Pa气压下,使用频率13.56MHz3. CVD工艺中将反应剂的液态源转换为气体源的方法。

4. 热氧化SiO2,CVD淀积的USG,PSG和BPSG的特点、区别和在IC中的应用。

USG:本征非掺杂SiO2薄膜PSG:在淀积二氧化硅的气体中同时掺入PH3,得到PSG,含P2O5和SiO2PSG高温下可以流动,形成更为平坦的表面,更好的台阶覆盖;对水气阻挡能力不强,吸湿性强;可以吸收碱性离子。

BPSG:在淀积PSG的反应气体中掺入B2H6,得到BPSG,含B2O3,P2O5和SiO2BPSG的回流温度为850℃;吸湿性强,可以吸收碱性离子5. 多晶硅在未掺杂、掺杂和高掺杂时的特性和在IC中的应用。

未掺杂多晶硅膜近乎绝缘;一般掺杂浓度下,多晶硅电阻率比单晶硅的电阻率高的多;高掺杂的多晶硅膜导电性非常好,通常作为自对准工艺中的电极材料。

用途:MOS集成电路中,高掺杂多晶硅薄膜可作栅电极和互连线;双极和BiCMOS工艺中,高掺杂多晶硅可用来制作发射极;低掺杂多晶硅膜在SRAM中可作高值负载电阻;填充介质隔离技术中的深/浅槽6. 金属W和金属TiN的制备方法。

五、薄膜制备-物理气相淀积PVD1. 真空蒸发与溅射两种方法的特点和区别。

真空蒸发:高纯薄膜的淀积必须在高真空度的系统中进行;所加能源(通常为热源)将蒸发源材料加热到足够高的温度,使其原子或分子获得足够能量(汽化热),克服固相(或液相)的原子束缚而蒸发到真空中,并形成具有一定动能的气相原子或分子,一般在0.1~0.2eV左右。

要进行有效的蒸发淀积,蒸发源物质的蒸气压应达到一定数值;大多数金属需加热到熔化然后蒸发,蒸发速率受蒸发温度影响较大膜的特性:设备简单,操作容易;成膜速率快,生长机理简单;薄膜纯度比较高,厚度控制比较精确溅射淀积:具有一定能量的入射离子在对固体表面轰击时,入射离子在固体表面原子碰撞过程中将发生能量和动量的转移,并可能将固体表面的原子溅射出来,这种现象称为溅射。

溅射出的原子沿一定方向射向衬底,淀积在衬底材料上。

被溅射材料称为耙材,作为阴极;衬底硅片作为阳极。

溅射出的原子一般能获得10-50eV的动能,与蒸发方法相比,可以提高淀积原子在表面的迁移能力,改善台阶覆盖和薄膜与衬底之间的附着力六、扩散和离子注入1. 掺杂工艺结果的检测标准:结深和方块电阻定义。

杂质与硅衬底原有杂质的导电类型不一致时,在两种杂质浓度相等处形成pn结,结的位置即结深Xj,即杂质浓度Cs等于衬底浓度Cb时所在的位置。

方块电阻:定义为正方形的半导体薄层,在电流方向所呈现的电阻,单位为欧姆每方公式R=ρL/S,ρ为物质的电阻率,L为长度,S为截面积2. 理解两种扩散方式中,时间t和温度T对方块电阻和结深的影响。

恒定表面源扩散:温度与时间乘积增大,扩散深度增大,杂质总量增大,方块电阻越小有限表面源扩散:温度与时间乘积增大,扩散深度增大,杂质总量不变3. 两步扩散工艺。

第一步:预扩散或预淀积,在较低的温度下,采用恒定表面源扩散方式在硅片表面扩散一层杂质原子,其分布为余误差函数,目的在于控制扩散杂质总量。

第二步:主扩散或再分布,将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散,其分布为高斯函数,以控制扩散深度和表面浓度,主扩散的同时也往往进行氧化。

4. B,P,As的扩散图像。

5. 离子注入的优势。

能够独立的控制掺入杂质的分布情况和杂质浓度。

注入离子的能量(energy):决定射程,决定结深注入离子的剂量(dose):决定了掺入杂质的浓度6. 对离子注入引入的退火工艺的目的和两种方法的对比。

普通热退火:使用扩散炉在真空或氮、氩等气体的保护下对衬底作退火处理。

退火时间长,通常为15-30min。

清除缺陷不完全、注入杂质激活不高。

会出现增强扩散效应。

快速热退火:退火时间短,在10-3--102秒之间。

先熔化,再结晶,时间快,杂质来不及扩散。

可在最小杂质再分布情况下完成杂质激活。

7. 形成平坦杂质分布的方法。

组合不同注入能量的几次离子注入,控制每次的峰值浓度位置,用于形成一平坦的杂质分布七、光刻与刻蚀1. 现代光刻工艺的基本步骤。

清洗(晶片),脱水烘焙,涂胶,前烘(焙),对准和曝光,显影,后烘(焙),进一步工艺,去胶2. 三种曝光方法的优缺点,投影步进光刻机的优势。

接触式曝光:掩模版与硅片紧密接触,分辨率在亚微米级;易引入大量的工艺缺陷,成品率低,掩模板寿命短。

接近式曝光:掩模版与硅片间约5-10um的间隙,分辨率不高;适于3um以上的工艺,不损伤掩模板。

投影式曝光:样品与掩模版不接触,避免引入工艺缺陷;掩模板不易破损;小于3um工艺的主要光刻手段,能做到1um。

步进投影系统:IC工艺中普遍使用的曝光方式;设备昂贵;缩小掩模板图形,能获得高的分辨率,小于0.25um的工艺。

3. 理解光刻的分辨率、特征尺寸和光源波长的关系。

特征尺寸F(最小线宽)是光刻中可以达到的最小光刻图形尺寸,指可以清楚看到的最小宽度。

分辨率R:指线条和间隔清晰可辨时每mm中的线对数。

Rmax=1/2F(mm-1)光源波长λ:Rmax<=1/λ(mm-1)4. 刻蚀工艺与带胶剥离工艺刻蚀:把光刻工艺中光刻胶上形成的图像转移到下方材料上,获得器件结构的工艺带胶剥离:光刻胶在待刻蚀层下面(相同光刻板图形)5. 湿法腐蚀与干法刻蚀各自的特点。

湿法腐蚀:工艺简单;各向同性;反应物为气体,液体或能溶于腐蚀液的物质;控制好腐蚀溶液的浓度,时间,反应温度等;适用于3um以上的工艺;3um以下的工艺需采用干法刻蚀方法;现在多用于试片的腐蚀、清洗和再使用;高的选择性,成本低,产量大;腐蚀液具有腐蚀性,危险性很大。

干法刻蚀:利用等离子体激活的化学反应或是利用高能离子束轰击完成去除物质的方法;一种是为等离子刻蚀,具有较好的选择性,但不能保证各向异性;另一种是溅射刻蚀,具有各向异性的优点,但选择性较差。

八、金属化1. 金属化工艺的主要金属和在IC中常见用途。

IC中常使用金属材料:铝Al;铜Cu;钨W;钛Ti金属化应用:栅电极,接触电极,互联2. 理解难容金属硅化物,如silicide、Polycide、Salicide的概念。

难熔硅化物同铝的接触电阻率比硅同铝的接触电阻率低约一个数量级,硅化物的源、漏结构可以使源、漏区的薄层电阻大大降低;用作电极欧姆接触材料的金属硅化物有:PtSi,PdSi;难熔金属硅化物/多晶硅双层结构在栅和内部互联的应用中可使互联电阻降低约一个量级;用作栅和互联材料的金属硅化物有:TiSi2,TaSi2,WSi2,CoSi2,MoSi2等;3. 多层金属互联的一般工艺流程,接触层和互联层通常采用的金属材料和介质材料。

金属一般为铝(Al),铝铜(AlCu)合金,铝硅铜合金(AlSiCu)以及铜(Cu);介质一般为本征的SiO2,SiN;接触孔填塞材料一般有Ti,TiN和W;4. 化学机械抛光CMP介质材料和金属材料对研磨机酸碱度的要求。

介质材料CMP:pH值10-12金属材料CMP:pH值2-6九、典型工艺流程1. 埋层双极晶体管的制作流程和版图2. 理解埋层的作用及工艺制备中需要注意的问题。

作用:改善双极晶体管的性能,解决高频功率器件的击穿电压与集电极串联电阻对集电区电阻率要求之间的矛盾。

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