1、目錄第一次作業: (61,集成時代以什么來劃分?列出每個時代的時間段及大致的集成規模。 (62,什么是芯片的集成度?它最主要受什么因素的影響? (63,說明硅片與芯片的主要區別。 (64,列出集成電路制造的五個主要步驟,并簡要描述每一個步驟的主要功能。 (65,說明封裝的主要作用。對封裝的主要要求是什么。 (76,什么是芯片的關鍵尺寸?這種尺寸為何重要?自半導體制造業開始以來,芯片的關鍵尺寸是如何變化的?他對芯片上其他特征尺寸的影響是什么? (77,列出當前封裝中將芯片固定在基座上所采用的主要互連技術。 (78,列出半導體工藝史上的幾個主要工藝,并說明當前的主流工藝是什么,以及該工藝的主要優點

2、。 (79,試是說明芯片集成率的含義,且說明對特定的工藝而言影響芯片成品率的主要因素是什么及為什么。 (710,BiCMOS工藝的主要技術特點是什么?由此所帶來的主要優點是什么? (7第二次作業: (81,芯片制造的重要基礎是什么? (82,芯片加工環境指什么?半導體產業如何控制芯片制造過程中加工環境的沾污? (83,給出半導體制造中沾污及致命缺陷的定義。 (84,說明五類凈化間的沾污。 (85,解釋什么是靜電釋放,并給出在硅片制造中由ESD引起的三種問題及ESD的三種控制方法。 (86,名詞解釋:(11級凈化間(210級0.3um(3超細顆粒(4U(x (87,舉例說明用于微電子器件制造的主

3、要襯底材料類型。 (98,指出目前最為常用的半導體材料,并給出其被普遍使用的主要原因。 (99,什么是摻雜?為什么摻雜對半導體制造很重要?說明摻雜硅的兩種主要類型及他們之間的最主要區別。 (910,化合物半導體的主要類型,各自的典型材料及主要應用領域。 (911,砷化鎵相對于硅的主要優缺點及其應用領域。 (912,什么是雜質的補償作用?發生雜質補償的半導體材料的導電類型如何確定? (9第三次作業: (101,制造半導體器件的核心是什么?并說明半導體器件工藝的基本原理。 (102,試給出CMOS IC芯片制造的4種基礎工藝,并說明每種工藝的主要作用。 (103,列出硅片制造廠的6個主要生產區,簡

4、要說明各區的主要作用,并舉例至少一種各區的典型設備。 10 4,什么是摻雜?硅半導體工藝中采用何種工藝實現摻雜?它們的基本原理是什么? (105,半導體工藝中常用的薄膜形成工藝有哪些?并舉例說明它們可分別用于哪些材料的淀積(每種工藝只列一種材料 (116,什么是CMP?其主要作用是什么?最終目的是什么? (117,什么是外延層?其主要作用是什么?并說明其在當前IC工藝中的主要應用。 (118,哪些基本工藝方法要用到掩膜板?并說明在這些工藝中掩膜板的主要作用。 (119,光刻的主要目的是什么?光刻膠再光刻中的作用是什么? (1110,確定有光刻膠覆蓋硅片的三個生產區,并簡單說明光刻膠在各區的作用

5、。 (1111,什么是中測?什么是成測?探針測試和芯片成品率的統計分別是在哪一次測試? (11第四次作業: (121,試給出CMOS工藝操作的三種基本類型,并說明每種類型的主要作用及主要工藝。 (122,工藝最后生長在頂層的介質層稱為什么?由什么材料構成?其主要作用是什么? (123,試畫出CMOS雙阱工藝中器件結構的剖面圖并在其上標注出主要材料層的名稱。 (124,IC集成工藝與分立器件工藝有什么不同? (135,畫出標準埋層雙極晶體管的剖面結構圖并標注出相應的材料圖。 (136,試說明什么是雙極晶體管的埋層以及埋層的作用。 (147,試說明在標準埋層雙極晶體管工藝中器件之間是如何隔離的。

6、(148,試說明標準埋層雙極晶體管的集電極是如何引出的及其作用。 (149,試描述標準埋層雙極晶體管工藝的主要流程并說明光刻掩膜版的作用。 (1510,試說明MOS IC中器件之間是如何隔離的,并說明器件隔離的主要作用和基本方法。 (1511,試說明什么是LOCOS和它的主要作用以及該工藝的主要步驟,并說明該工藝存在的主要問題和解決方法。 (1512,亞微米CMOS工藝采用的標準隔離技術是什么?試說明其主要工藝步驟。 (15第五次作業: (15試說明LOCOS和STI中淀積的襯墊氧化硅層以及場注的主要作用。 (15試說明雙阱CMOS工藝中用到的主要光刻掩膜版及其作用。 (16列出簡化的雙阱CM

7、OS工藝流程中的主要步驟,并說明該流程的兩個主要特點。 (16請說明在形成晶體管的有源區摻雜過程中需要進行哪些保護?分別用什么材料作為保護層? (16接觸孔和通孔的作用是什么?它們是如何形成的?什么是鎢塞。試說明其主要作用。 (16金屬層間介質的作用是什么?通常用什么材料作層間介質層? (16工藝最后生長在頂層的介質層稱為什么?有什么材料構成?其主要作用是什么? (16什么是淺槽溝道隔離?其主要作用是什么?說明其主要優點及適用工藝范圍? (16試說明在CMOS工藝中主要采用的器件隔離技術,并說明每種工藝技術的主要特點和適用范圍。 (1710,什么是硅柵自對準技術?簡單說明其主要制作步驟和主要優

8、點。 (1711,試說明MOS工藝中存在的自對準結構及他們的主要優點。 (1712,試說明NMOS和PMOS的源漏是如何形成的及為什么? (1713,什么是阱?CMOS工藝中阱的作用是什么?試說明CMOS雙阱工藝中的阱是如何形成的? (1714,CMOS工藝中為什么要形成側墻?在哪一個工藝環節形成及為什么?并說明其形成步驟及主要作用。 (1815,試給出下圖中所示的CMOS工藝流程的主要步驟。 (1816,試給出下圖中標號所對應的雙阱CMOS工藝的主要制作步驟。 (18第六次作業: (19試說明CMOS工藝在硅片上形成氧化物的主要方法,以及他們間的本質區別。 (19什么是氧化工藝?請說明氧化工

9、藝為什么需要高溫技術? (19組成氧化硅的基本單元是什么?他有那兩種主要結構? (194,氧在二氧化硅中的基本單元是什么?他有那兩種基本形態? (19試說明按結構分類的二氧化硅的基本類型且各舉一例,并說明各種類型的主要結構特點。 (19氧化工藝產生的SiO2為何種類型?并說明其結構對其強度和密度的影響。 (19試說明熱氧化反應為什么發生在SiSiO2界面上,以及這種反應機制有何好處? (20列出氧化硅的五種主要物理參數,并說明實際中如何測試氧化層厚度。 (20試說明氧化層在硅工藝中的四種主要用途及主要原因,并舉例說明各種用途的主要目的。 (2010,什么是表面鈍化?它的主要作用是什么?當前CM

10、OS工藝中最典型的表面鈍化層采用何種材料?. 20 11,指出硅工藝中厚度最小的和最大的氧化層的主要應用,并說明它們的作用是否相同,以及為什么。 (2012,什么是氧化硅中網絡形成者和網絡改變者?并舉二例說明它們對氧化層結構和性質的影響。 (21第七次作業: (22試說明熱氧化法的兩種基本方法及每種方法的生長機理(或過程,并比較兩種方法的主要異同點。 (22為什么水汽氧化生成的氧化層質量不如干氧氧化層?工藝中采用什么辦法來改善其氧化層質量? (22什么是摻氯氧化?試說明氧化工藝中摻氯的主要優點。 (224,熱生長厚度是2000A的氧化層后,Si-SiO2的界面與原來的硅表面的高度差為多少?為什

11、么? (22氧化硅的熱動力學生長過程中包括哪幾個主要過程?并說明每一種過程中的什么因素對氧化生長速率有影響?其中決定因素是什么? (23是說明什么是迪爾格羅夫模型?試給出迪爾格羅夫模型兩種極限情況的示意圖。并說明其物理意義。(23試給出硅片上的熱氧化生長過程的示意圖,并說明其中的各物理量的基本含義。 (23試說明氧化生長速率的基本定義及其物理含義,并說明影響氧化生長速率的主要工藝參數,及他們對生長速率的主要影響。 (24根據氧化物的生長規律,試說明熱氧化生長過程中的兩個主要階段,并說明它們分別位于氧化生長過程中的哪一時段,各自的生長模型和規律以及反映生長速率的參數和影響該參數的主要因素是什么。

12、 (24什么是表面反應控制?什么是擴散控制?并說明什么情況下生長過程分別為這兩種控制,以及這兩種控制在生長速率上呈何種反應? (24試說明高壓氧化技術的原理(或依據及主要作用,并說明高低壓氧化各自的控制機制和氧化層厚度的變化規律。 (25列出SiSiO2界面處的四種電荷,說明鈉離子是屬于哪一類電荷,以及這一類電荷會導致芯片出現什么問題,工藝中如何解決這一問題? (25什么是氧化層固定電荷?其產生的主要原因是什么?它對半導體器件的電學特性有何影響?工藝中可以用什么辦法來解決? (25氧化系統的基本組成結構及每一部分的主要作用。 (25根據下圖給出的一氧化工藝的菜單實例,試說明: (25第八次作業

13、: (26摻雜的主要目的是什么?給出硅片制造中的三種主要摻雜應用。 (26半導體工藝中是如何形成PN結的?什么是結深? (26列出半導體制造中四種常見的雜質,并說明摻雜后相應的半導體硅的導電類型。 (26什么是擴散?并說明擴散的兩個基本條件?按材料的形態劃分,擴散有那幾種基本形式?工藝中的高溫擴散屬于哪一種? (27說明雜質在晶圓中的擴散機制及主要特點,并各舉一例。 (27解釋擴散系數及其物理含義,并說明影響擴散系數的主要因素是什么,及如何影響? (27試說明擴散率的大小與擴散機制的關系,并各舉一例。 (27寫出擴散方程的方程式,并說明其物理含義。 (27什么是恒定表面源擴散?其擴散形成的結深

14、主要受哪些因素的影響?其中哪一個影響最主要?為什么? (27列出恒定表面源擴散的三種主要工藝參數,并說明其含義和主要影響因素。 (27解釋有限表面源擴散,列出有限表面源擴散的三種主要工藝參數,并說明其含義和主要影響因素。 (28說明兩步擴散法的基本思想,及其每一步工藝的主要特點和目的。 (28第九次作業: (28試說明半導體制造中擴散工藝的主要目的。列出并解釋實際擴散工藝的主要步驟,并說明個步驟的主要作用和工藝溫度。 (28舉例說明什么是同型摻雜和反型摻雜及各自的目的。 (29淀積擴散主要受哪些因素的控制? (29試說明擴散工藝中常用的擴散摻雜方法,并說明當前實際工藝中使用的主要方法及理由。

15、(29列出并解釋替位雜質在硅中的三種主要擴散機制。 (29寫出空位機制下的非本征擴散的擴散系數公式,并說明式中各參量的物理含義。 (29根據空位機制下的總擴散系數公式,給出本征硅,低濃度摻雜,N型重摻雜及P型重摻雜下的擴散系數公式。 (29說明氧化氣氛對擴散有何影響及原因? (29什么是擴散的相互作用?試舉一例說明其對半導體器件的制造有何影響及其產生的原因。 (30試說明橫向擴散以及橫向擴散的主要影響。 (30名詞解釋:(1薄層電阻(2OED/ORD(3發射區推進效應 (30試說明硅工藝中常用摻雜雜質B,P,As的擴散特性。 (30第十次作業: (30試說明先進VLSI采用何種摻雜技術作為標準

16、工藝以及為什么? (30試說明什么是離子注入以及離子注入的基本過程。 (30試說明離子注入工藝的主要特點(或優缺點。 (30根據LSS理論,試說明注入離子在體內的能量損失機制。 (31試說明靶材料對注入離子的阻擋機制,以及各阻擋機制對入舍離子的影響。 (31試說明什么是核阻止本領及電子阻止本領及他們的物理含義。 (31簡述核阻止本領及電子阻止本領與注入能量間的關系,并說明注入離子在靶中受到的組織作用與注入能量間的關系。 (31舉例說明低能重離子和高能輕離子注入后在靶中的阻擋機制及擴散軌跡。 (31什么是(注入劑量?離子注入工藝中的劑量主要受哪些因素控制。 (31什么是射程及投影射程?并說明注入

17、離子的射程與注入能量間的關系。 (31試說明當對采用一級近似時離子注入的雜質(濃度分布及其物理含義。 (31第十一次作業: (31試說明什么是橫向效應及其影響,并簡述離子注入的橫向分布規律。 (31試說明什么是溝道效應及其產生的主要原因,以及他對注入分布的影響。 (31試說明影響溝道效應的五種主要因素及原因,并給出控制溝道效應的主要方法。 (32什么是離子注入損傷?離子注入為何會引起勁歌損傷?晶格損傷的主要類型? (32試說明不同質量的雜質離子所造成的晶格損傷有何不同及原因。 (32離子注入后為何要進行退火?退火的主要作用是什么? (32試說明退火的主要方法及各自的主要特點。 (32試說明退火

18、后注入離子的濃度分布。 (32離子注入機由哪幾個主要部分組成?各部分的作用是什么? (32名詞解釋:RTA;電激活。 (32第十二次作業: (32試試說明薄膜淀積的基本過程。 (32半導體制造中淀積的主要作用是什么?淀積的薄膜層按其晶格結構可分為哪幾類?舉出硅工藝中三個淀積應用的例子并說明其主要作用。 (32淀積的薄膜層按其導電特性可分為哪幾類?給舉一例,并簡單說明他們在半導體工藝中的主要作用。. 33試說明淀積薄膜的主要特性參數。 (33什么是PVD?說明其主要應用及基本方法。 (33試說明物理氣相淀積的基本要素,并說明PVD為什么必須在高真空度環境中進行。 (33試說明半導體工藝中金屬薄膜

19、淀積的主要方法,以及當前CMOS工藝中主要采用哪種? (33什么是濺射?說明濺射的主要特征,以及與真空蒸發相比濺射技術的主要優點。 (33試說明濺射法的基本步驟,以及采用氬離子的主要作用和原因。 (33試說明半導體制造中主要應用的濺射方法。 (33第十三次作業: (33給出薄膜形成的基本方法,說明他們間最主要的區別。并各舉一例說明他們在CMOS工藝中的主要應用。 (33給出薄膜淀積的兩種基本方法,并說明他們在半導體制造工藝中的主要應用。 (33什么是CVD?說明其基本特征及主要優點。 (34以硅烷的分解反應淀積形成外延硅為例,說明CVD淀積過程的基本步驟。 (34試說明下圖所示工藝的名稱和目的

20、,并說明圖中各編號所對應的基本步驟,以及傾斜基座的主要原因和作用。 (34根據限制淀積速率的不同機制,說明CVD過程的兩個階段,以及各階段中控制淀積速率的主要因素是什么?CVD的淀積速率最終由什么因素來決定? (34根據限制淀積速率的不同機制,說明不同CVD工藝中影響淀積速率的主要工藝因素,以及相應的CVD系統的設計重點。 (34請說明CVD系統(技術的分類。 (34給出硅工藝中常用的CVD技術,并說明他們的優缺點和主要原因。 (34試說明APCVD,LDCVD和PECVD的反應機制并解釋其原因。 (34第十四次作業: (34什么是氣缺現象?是說明其產生的原因及主要解決方法。 (34當前硅工藝

21、中最主要的CVD系統(技術是什么?為什么?并說明其工作原理。 (35什么是PSG,BPSG?并說明他們的制備方法,主要特點和應用。 (35試說明硅工藝中氧化硅的CVD制備方法,并說明它們的主要特點和應用。 (35什么是TEOS?采用TEOS淀積的是什么膜?并說明同樣淀積此膜,與用氣態源的CVD方法相比,采用TEOS作為淀積源的CVD方法的主要優點。 (35試說明氮化硅膜的CVD制備方法,主要特點和應用,作為鈍化層的氮化硅的淀積采用何種CVD方法?為什么? (35試說明多晶硅膜和外延硅膜的常用CVD制備方法及主要特點和應用,并說明這兩種膜的淀積方法中最主要的區別是什么?為什么? (35金屬鎢在I

22、C中的主要用途是什么?并說明金屬鎢的CVD制備方法及主要應用。 (35第一次作業:1,集成時代以什么來劃分?列出每個時代的時間段及大致的集成規模。答:類別時間數字集成電路模擬集成電路 MOS IC 雙極ICSSI 1960s前期MSI 1960s1970s 10050030 100LSI 1970s 5002000100 300VLSI 1970s后期1980s后期 200030 0ULSI 1980s后期1990s后期GSI 1990s后期20世紀初SoC 20世紀以后2,什么是芯片的集成度?它最主要受什么因素的影響?答:集成度:單個芯片上集成的元件(管子數。受芯片的關鍵尺寸的影響。3,說明

23、硅片與芯片的主要區別。答:硅片是指由單晶生長,滾圓,切片及拋光等工序制成的硅圓薄片,是制造芯片的原料,用來提供加工芯片的基礎材料;芯片是指在襯底上經多個工藝步驟加工出來的,最終具有永久可是圖形并具有一定功能的單個集成電路硅片。4,列出集成電路制造的五個主要步驟,并簡要描述每一個步驟的主要功能。答:晶圓(硅片制備(Wafer Preparation;硅(芯片制造(Wafer Fabrication:在硅片上生產出永久刻蝕在硅片上的一整套集成電路。硅片測試/揀選(Die Test/Sort:單個芯片的探測和電學測試,選擇出可用的芯片。裝配與封裝(Assembly and Packaging:提供信

24、號及電源線進出硅芯片的界面;為芯片提供機械支持,并可散去由電路產生的熱能;保護芯片免受如潮濕等外界環境條件的影響。成品測試與分析(或終測 (Final Test:對封裝后的芯片進行測試,以確定是否滿足電學和特性參數要求。5,說明封裝的主要作用。對封裝的主要要求是什么。答:封裝的作用:提供信號及電源線進出硅芯片的界面;為芯片提供機械支持,并可散去由電路產生的熱能;保護芯片免受如潮濕等外界環境條件的影響。主要要求:電氣要求:引線應當具有低的電阻、電容和電感。機械特性和熱特性:散熱率應當越高越好;機械特性是指機械可靠性和長期可靠性。低成本:成本是必須要考慮的比較重要的因素之一。6,什么是芯片的關鍵尺

25、寸?這種尺寸為何重要?自半導體制造業開始以來,芯片的關鍵尺寸是如何變化的?他對芯片上其他特征尺寸的影響是什么?答:芯片上器件的物理尺寸被稱為特征尺寸;芯片上的最小的特征尺寸被稱為關鍵尺寸,且被作為定義制造工藝水平的標準。為何重要:他代表了工藝上能加工的最小尺寸,決定了芯片上的其他特征尺寸,從而決定了芯片的面積和芯片的集成度,并對芯片的性能有決定性的影響,故被定義為制造工藝水平的標準。如何變化:芯片的關鍵尺寸不斷縮小。影響:其他特征尺寸隨關鍵尺寸按比例縮小,包括橫向加工尺寸和縱向加工尺寸。7,列出當前封裝中將芯片固定在基座上所采用的主要互連技術。答:導線壓焊;載帶自動壓焊;倒裝焊8,列出半導體工

26、藝史上的幾個主要工藝,并說明當前的主流工藝是什么,以及該工藝的主要優點。答:主要的半導體工藝:1960s,Bipolar (雙極型 IC工藝;1970s,NMOS E/D (增強/耗盡型工藝;1980s, CMOS 工藝;1990s,BiCMOS 工藝, 砷化鎵工藝。主流工藝:CMOS工藝。主要優點:集成密度高而功耗低。9,試是說明芯片集成率的含義,且說明對特定的工藝而言影響芯片成品率的主要因素是什么及為什么。答:成品率:一個圓片上合格的芯片數占總芯片數的百分比。主要因素:面積。芯片成本= f(芯片面積 即:面積是衡量芯片成本的基本指標。10,BiCMOS工藝的主要技術特點是什么?由此所帶來的

27、主要優點是什么?答:BiCMOS工藝是把雙極器件和CMOS器件同時制作在同一芯片上。它綜合了雙極器件的高速度、高跨導、強負載驅動能力和CMOS器件的高集成度、低功耗和抗干擾能力強的優點,給高速度、高集成度、高性能的VLSI的發展開辟了一條新路。第二次作業:1,芯片制造的重要基礎是什么?答:芯片的加工環境:是指集成電路(或微電子產品在加工過程中所接觸的除襯底材料、加工設備、能源及加工技術之外的一切物質,包括空氣、水、化學試劑、加工所用的各種氣體及人員等。襯底材料:集成電路和各種半導體器件制造中所用的基底材料。2,芯片加工環境指什么?半導體產業如何控制芯片制造過程中加工環境的沾污?答:芯片的加工環

28、境:是指集成電路(或微電子產品在加工過程中所接觸的除襯底材料、加工設備、能源及加工技術之外的一切物質,包括空氣、水、化學試劑、加工所用的各種氣體及人員等。三道防線:凈化環境(clean room:包括空氣的凈化,人員的凈化控制及工藝用水和化學品的凈化。硅片清洗(wafer cleaning:清楚硅片上的污染物(包括有機物和光刻膠。吸雜(gettering:把硅片中的重金屬離子和堿金屬離子從有源區引到不重要的區域。3,給出半導體制造中沾污及致命缺陷的定義。答:沾污:是指半導體制造過程中引入到半導體硅片上的任何危害芯片成品率及電學性能的不希望有的物質。致命缺陷:是指導致硅片上的芯片無法通過電學測試

29、的缺陷。4,說明五類凈化間的沾污。答:凈化間沾污的主要類型:顆粒;金屬雜質;有機物沾污;自然氧化層;靜電釋放(ESD5,解釋什么是靜電釋放,并給出在硅片制造中由ESD引起的三種問題及ESD的三種控制方法。答:ESD 是指靜電荷從一個物體向另一個物體末經控制地轉移。ESD的危害性:會使硅表面形成電荷積累,吸引帶電顆粒或中性顆粒;瞬時高壓(可能幾萬伏;較大的瞬時峰值電流(1A:柵氧化層擊穿;互聯線蒸發的誘因;隨著器件尺寸的不斷縮小,副作用是:對靜電的靈敏度越來越高?？刂品椒?采用防靜電的材料;ESD接地;中和材料上的電荷積累。6,名詞解釋:(11級凈化間(210級0.3um(3超細顆粒(4U(x答

30、:(11級凈化間:指每單位體積內可以接受的0.5um顆粒的顆粒數不超過1個;(210級0.3um:指每單位體積內可以接受的0.3um顆粒的顆粒數不超過30個;(3超細顆粒:最新的凈化空氣標準把直徑小于0.1um的顆粒一直到分立顆粒計數器能檢測到的最小顆粒都規定為超細顆粒;(4U(x:用“U”描述符來表示,將潔凈度定義為U(x,其中x是每立方米空氣中所允許的超細顆粒的最大數。7,舉例說明用于微電子器件制造的主要襯底材料類型。答:微電子器件的襯底材料主要有三種:(元素半導體(硅, 鍺;化合物半導體(砷化稼,磷化稼,磷化銦;絕緣體(碳化硅,立方氮化硼,氮化稼,氮化鋁,硒鋅。8,指出目前最為常用的半導

31、體材料,并給出其被普遍使用的主要原因。答:硅:硅的豐裕度;更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限(1410;更寬的工作溫度范圍和更高的可靠性;氧化硅的自然生成;氧化層的容易獲得,和微電子工藝兼容。9,什么是摻雜?為什么摻雜對半導體制造很重要?說明摻雜硅的兩種主要類型及他們之間的最主要區別。答:摻雜是指在半導體材料的特定區域中通過加入某些雜質元素從而改變該材料的電學特性的過程。IC的核心是制造半導體器件,而制造器件的核心和基礎則是形成PN結。摻雜可以改變材料的導電類型和導電能力,是形成PN結的基礎。兩種類型:P型硅,N型硅;它們之間的最主要區別是摻雜的雜志不同,因為導電的載流子不同。前者摻雜的是三族雜

32、質,導電載流子為空穴;后者摻雜的是五族雜質,導電載流子為電子。因此他們的導電類型也不同,前者材料帶正電;后者材料帶負電。10,化合物半導體的主要類型,各自的典型材料及主要應用領域。答:III-V族化合物:砷化鎵(GaAs 鍺硅(SiGe,主要用于高速高頻領域;II-VI族化合物:碲化鎘(CdTe 硒化鋅(ZnSe,主要用于紅外探測系統、制造藍色發光二極管;11,砷化鎵相對于硅的主要優缺點及其應用領域。答:主要用于高速高頻領域;優點:(1比硅更高的電子遷移率(應用于高頻;(2有減小寄生電容和信號損耗的特性;(3材料的電阻率更大,容易實現器件之間的隔離;(4比硅更高的抗輻射性能;(5切換速度快,更

33、適合用于電腦等;(6直接帶隙材料,發光效率高;缺點:(1缺乏天然氧化物;(2材料的脆性;(3砷的劇毒性需特別控制,提高了成本;(As2O3,砒霜12,什么是雜質的補償作用?發生雜質補償的半導體材料的導電類型如何確定?答:在半導體材料中,當同時存在施主和受主雜質時,因為施主雜質和受主雜質的電性相反,它們之間會發生相互抵消;這種不同類型雜質對導電能力相互抵消的現象稱為雜質的補償作用。半導體材料的導電類型取決于材料中的凈雜質濃度。即:當施主雜質濃度高于受主雜質濃度時,經補償作用后還余若干電子,當它們電離后成為導電電子,此時材料呈現為n型半導體;反之,材料則呈現為p型半導體。補償后的凈雜質濃度稱為有效

34、雜質濃度,可為有效施主濃度或有效受主濃度。第三次作業:1,制造半導體器件的核心是什么?并說明半導體器件工藝的基本原理。答:制造器件的核心則是形成PN結;半導體工藝的基本原理:“摻雜”和“補償”。摻雜是指在集成電路生產過程中要對半導體材料的特定區域加入一定濃度的特定雜質來改變該部分材料的類型或雜質濃度從而制作各種器件的方法。在半導體材料中,當同時存在施主和受主雜質時,因為施主雜質和受主雜質的電性相反,它們之間會發生相互抵消;這種不同類型雜質對導電能力相互抵消的現象稱為雜質的補償作用。2,試給出CMOS IC芯片制造的4種基礎工藝,并說明每種工藝的主要作用。答:薄膜制作 (thin film/la

35、yer:形成不同材料構成的工藝層。光刻:是將電路圖形轉移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上?？涛g(etch:是指在硅片上沒有光刻膠保護的地方留下永久性的圖形。摻雜(doping:根據設計的需要,將各種雜質摻雜在需要的位置上,形成晶體管、接觸等。3,列出硅片制造廠的6個主要生產區,簡要說明各區的主要作用,并舉例至少一種各區的典型設備。答:芯片制造廠可分成六個獨立的生產區:擴散、光刻、刻蝕、薄膜生長、離子注入和拋光。擴散區:通常是進行高溫工藝和薄膜淀積的區域,主要設備是高溫擴散爐和濕法清洗設備。光刻區:涂膠/顯影設備是指用來完成光刻的一系列操作的工具組合,包括對硅片進行預處理、涂膠、甩膠、烘干,以及最后將

36、曝光后的硅片送入顯影設備進行顯影。刻蝕區:等離子體刻蝕機是一種采用射頻能量在真空腔中離化氣體分子的設備,它產生一種稱為等離子體的物質形態,與硅片頂層的物質發生化學反應,從而實現刻蝕。去膠機也是一種等離子體裝置,它在刻蝕結束后,用離化的氧氣去掉硅片表面的光刻膠。去膠之后必須在濕法清洗設備上用一種化學溶劑徹底清洗硅片。離子注入區:離子注入區中的離子注入機是亞微米工藝中最常見的摻雜工具,也是離子注入區中最主要的設備。薄膜區:主要用來負責各步驟中的介質層和金屬層的淀積。取決于不同的淀積材料,該生產區中有很多不同的設備:化學氣相淀積設備和金屬濺射工具,以及還會有SOG(spin-on-glass系統、快

37、速退火裝置(RTP和濕法清洗設備等。拋光區:為了使硅片表面達到全面平坦化,CMP工藝通過將硅片表面突出的部分減薄到下凹部分的高度來實現的。CMP區最主要的設備是拋光機,它是用化學腐蝕和機械研磨相結合的方法來除去硅片頂部所希望的厚度。其它輔助設備:刷片機、清洗裝置和測量工具。4,什么是摻雜?硅半導體工藝中采用何種工藝實現摻雜?它們的基本原理是什么?答:摻雜是指在集成電路生產過程中要對半導體材料的特定區域加入一定濃度的特定雜質來改變該部分材料的類型或雜質濃度從而制作各種器件的方法。擴散:是將摻雜氣體導入放有硅片的高溫爐中,利用高溫將雜質擴散到硅片內的一種方法。離子注入:是將雜質原子變為高能離子束,

38、用其轟擊襯底表面使雜質注入硅片內的一種方法。5,半導體工藝中常用的薄膜形成工藝有哪些?并舉例說明它們可分別用于哪些材料的淀積(每種工藝只列一種材料答:氧化 (Oxidation:氧化硅(柵氧;淀積 (Deposition化學氣相淀積(CVD:單晶硅(外延、多晶硅、氧化硅(場氧、氮化硅、耐火金屬及這類金屬的硅化物;物理氣相淀積(PVD:金屬薄膜(鋁、鈦及合金6,什么是CMP?其主要作用是什么?最終目的是什么?答:化學機械拋光 (CMP工藝,用一種特殊的化合物來精細地磨平器件層并減小臺階的高度,是一種將化學腐蝕與機械研磨相結合從而使硅圓片表面達到全面平坦化的工藝方法。CMP的主要作用是保證硅片表面

39、的平整度,最終目的是為了保證在材料表面進行可靠的淀積。7,什么是外延層?其主要作用是什么?并說明其在當前IC工藝中的主要應用。答:外延層是指在單晶結構的襯底材料上形成的具有同樣單晶結構的一個薄膜層。主要作用:外延層與襯底有完全相同的晶格結構,且純度更高,缺陷更少。而且相對于襯底來說,外延層具有較低的摻雜濃度,故可通過工藝實現精細的摻雜和對摻雜范圍的控制:外延硅工藝為器件設計者在優化器件性能方面提供了很大的靈活性。主要應用:1,Form a buried layer(埋層 for Bipolar:在提高PN結擊穿電壓的同時降低了集電極電阻。2, Form a base for CMOS tran

40、sistor:閂鎖效應降到最低,提高了器件速度。8,哪些基本工藝方法要用到掩膜板?并說明在這些工藝中掩膜板的主要作用。答:光刻。掩膜版的主要作用是確定了設計圖形的尺寸(即器件的尺寸和結構和位置,以便轉移到材料上。9,光刻的主要目的是什么?光刻膠再光刻中的作用是什么?答:目的:在薄膜層上刻蝕出與掩模上完全對應的幾何圖形以實現選擇性摻雜、腐蝕和氧化等目的。作用:光刻區的光刻膠是一種光敏媒介,通過對它進行深紫外線曝光來印制掩膜版的圖形,實現圖像轉移;刻蝕區的光刻膠用于保護不被刻蝕的圖形;離子注入區的光刻膠用于掩蔽不需進行摻雜的區域。10,確定有光刻膠覆蓋硅片的三個生產區,并簡單說明光刻膠在各區的作用

41、。答:光刻區的光刻膠是一種光敏媒介,通過對它進行深紫外線曝光來印制掩膜版的圖形,實現圖像轉移;刻蝕區的光刻膠用于保護不被刻蝕的圖形;離子注入區的光刻膠用于掩蔽不需進行摻雜的區域。11,什么是中測?什么是成測?探針測試和芯片成品率的統計分別是在哪一次測試?答:中測:封裝前對完成加工的硅片上的所有芯片進行的探針測試和電學測試,已選擇出可用的芯片。成測:對封裝后的芯片進行的測試,已確定是否滿足電學和特性參數要求。探針測試是在中測,成品率統計也是在中測。第四次作業:1,試給出CMOS工藝操作的三種基本類型,并說明每種類型的主要作用及主要工藝。答:薄膜制作 (thin film/layer:形成不同材料

42、構成的工藝層;摻雜(doping:根據設計的需要,將各種雜質摻雜在需要的位置上,形成晶體管、接觸等;圖形加工(pattern: 將設計的電路圖形轉移到半導體晶片的各材料層上。摻雜:半導體工藝中引入摻雜劑主要有兩種方法:擴散:是將摻雜氣體導入放有硅片的高溫爐中,利用高溫將雜質擴散到硅片內的一種方法。離子注入:是將雜質原子變為高能離子束,用其轟擊襯底表面使雜質注入硅片內的一種方法。薄膜制作:不同材料的薄膜制作所用的工藝不同:氧化 (Oxidation:氧化硅(柵氧;淀積 (Deposition化學氣相淀積(CVD:單晶硅(外延、多晶硅、氧化硅(場氧、氮化硅、耐火金屬及這類金屬的硅化物;物理氣相淀積

43、(PVD:金屬薄膜(鋁、鈦及合金圖形加工:掩膜制作:即制作一個石英版,其上包含了要在硅片上重復生成的圖形。光刻:實現掩膜版到光刻膠上的圖形轉移;刻蝕:實現光刻膠到硅片表面各種薄膜上的圖形轉移;2,工藝最后生長在頂層的介質層稱為什么?由什么材料構成?其主要作用是什么?答:在集成電路制作好以后,為了防制外部雜質(如潮氣、腐蝕性氣體、灰塵等侵入硅片,通常在硅片表面加上一層保護膜,稱為鈍化。目前,廣泛采用的是氮化硅做保護膜,其加工過程是在450C以下的低溫中,利用高頻放電,使SiH4 和NH3氣體分解,從而形成氮化硅而落在硅片上。3,試畫出CMOS雙阱工藝中器件結構的剖面圖并在其上標注出主要材料層的名

44、稱。答:field oxide gate oxide淺槽隔離 4,IC集成工藝與分立器件工藝有什么不同?答:器件隔離IC制作過程中,如果兩個晶體管或其他器件互相毗鄰,它們會因短路而不工作。故必須開發出某種隔離工藝模塊,使每個器件的工作都獨立于其他器件狀態的能力。要把晶體管和其他器件合并起來形成電路必需要器件隔離技術和低電阻率的器件互連技術,它們是IC集成技術的兩個最基本功能。5,畫出標準埋層雙極晶體管的剖面結構圖并標注出相應的材料圖。答: 6,試說明什么是雙極晶體管的埋層以及埋層的作用。答:埋層:第一次光刻;在P型襯底上注入As進行N型擴散,之后在晶圓表面淀積一層N型外延層,則把N 型擴散區域

45、“埋”在外延層下,將其稱為雙極晶體管的埋層。埋層作用:1相當于在外延層下并聯一個阻值小的電阻,大大降低了晶體管集電區串聯電阻;2相當于加寬了寄生管的基區寬度,可以減小寄生pnp晶體管的影響。7,試說明在標準埋層雙極晶體管工藝中器件之間是如何隔離的。答:在外延層上進行p+擴散,形成穿透外延層的P+隔離墻, 將外延層分割成若干彼此獨立的N型隔離“島”。島之間隔著“隔離墻”, 墻兩側形成兩個背靠背的pn結。電路中相互需要隔離的晶體管和電阻等元件分別做在不同的隔離島上,以實現各元件間的電隔離。把P型隔離墻接電路中最低電位(接地,N型隔離島接高電壓,使兩個結都反偏,從而使每個元器件間相互絕緣的隔離效果最

46、佳,這種設計稱為“結隔離”。8,試說明標準埋層雙極晶體管的集電極是如何引出的及其作用。答:形成歐姆接觸電極,但在外延層淀積引出處進行高濃度的重摻雜,且穿透外延層和埋層相連,即使集電極歐姆接觸為深摻雜的n型接觸。起作用是進一步降低了晶體管集電極串聯電阻和數字電路的輸出低電平。9,試描述標準埋層雙極晶體管工藝的主要流程并說明光刻掩膜版的作用。答:襯底準備(P型氧化光刻n+埋層區n+埋層區注入清潔表面生長n-外延隔離氧化光刻p+隔離區p+隔離注入p+隔離推進光刻硼擴散區硼擴散氧化光刻磷擴散區磷擴散氧化光刻引線孔清潔表面蒸鍍金屬反刻金屬鈍化光刻鈍化窗口后工序掩膜版:埋層隔離墻P擴區N擴區引線孔金屬連線

47、鈍化窗口10,試說明MOS IC中器件之間是如何隔離的,并說明器件隔離的主要作用和基本方法。答:如何隔離:由于MOS晶體管之間不共享電器件,所以器件本身就是被pn結隔離;但器件會存在漏電流以及寄生的場效應晶體管,所以又進行氧化物隔離來阻止漏電流以及防止寄生場效應晶體管開啟。主要作用:阻止漏電流,防止寄生型場效應晶體管開啟。基本方法:增加場區氧化層的厚度;增大氧化層下溝道的摻雜濃度(溝道阻斷注入11,試說明什么是LOCOS和它的主要作用以及該工藝的主要步驟,并說明該工藝存在的主要問題和解決方法。答:LOCOS即硅的局部氧化隔離技術,是亞微米以前的硅IC制造的標準隔離技術。它是采用選擇氧化方法來制

48、備厚的場氧化層,且工藝上形成厚的氧化層和高濃度的雜質注入是利用同一次光刻完成的一種器件隔離技術。步驟:生長一層薄氧化層(pad oxide墊氧 (LPCVD淀積氮化硅(nitride;Mask 1, 光刻/刻蝕形成nitride 圖形; 去膠;離子注入(場注: boron ;濕法氧化技術形成局部氧化層 (LOCOS;去除氮化硅和二氧化硅襯墊。作用:減緩表面臺階(是采用選擇氧化方法來制備厚的場氧化層,形成的厚氧化層是半埋入方式(部分凹入的,可減小在材料表面上形成的臺階高度;提高場區閾值電壓;減小表面漏電流。主要問題:在氮化硅邊緣形成“鳥嘴”;產生白帶效應。解決方法:采用其他材料替代熱氧化硅做緩沖

49、層;側墻掩蔽隔離技術(SWAMI;淺槽溝道隔離(STI技術。12,亞微米CMOS工藝采用的標準隔離技術是什么?試說明其主要工藝步驟。答:淺槽溝道隔離(STI技術步驟:Deposit Nitride, Oxide; Etch Nitride, Oxide and Silicon; Strip Photoresist;HDP CVD Oxide; CMP Oxide, Stop on Nitride。第五次作業:試說明LOCOS和STI中淀積的襯墊氧化硅層以及場注的主要作用。答:墊養的作用:LOCOS和STI中都是作為緩沖層,用于減緩硅襯底與隨后淀積的氮化硅之間的應力,改善硅與溝槽填充氧化物間的界

50、面特性;同時保護有源區在去掉氮化物時免受沾污。氮化硅的作用:LOCOS中作為氧化阻擋層,阻止其下的硅襯底發生氧化反應;STI中作為緩沖層(保護層,在淀積STI氧化物時保護有源區及在CMP時充當拋光的阻擋層。場注的作用:提高場氧化層下硅表面區的雜質濃度,提高寄生場效應管的閾值電壓,防止寄生場效應晶體管開啟,從而實現MOS IC中器件的隔離。試說明雙阱CMOS工藝中用到的主要光刻掩膜版及其作用。答:N阱,P阱,多晶硅柵,N+源漏,P+源漏,接觸孔,通孔,金屬互聯及鈍化孔。列出簡化的雙阱CMOS工藝流程中的主要步驟,并說明該流程的兩個主要特點。答:步驟:阱區離子注入;定義有源區刻蝕及在絕緣溝槽中填充

51、氧化物;淀積及形成多晶硅層圖形;源區和漏區及襯底接觸的離子注入;形成接觸和通孔窗口淀積及形成金屬層圖形。特點:每一材料層都要進行光刻;硅膳自對準,即硅柵先于源漏區形成。請說明在形成晶體管的有源區摻雜過程中需要進行哪些保護?分別用什么材料作為保護層?答:第一次:有源區的輕摻雜漏注入(LDD時,用光刻膠保護不需注入的其他區域;第二次:在對有源區進行更大劑量的注入之前,用氧化硅形成側墻環繞多晶硅柵進行保護,以避免發生可能的源漏穿通。第三次:在對有源區進行大劑量的注入時,同時用光刻膠和氧化硅進行保護。接觸孔和通孔的作用是什么?它們是如何形成的?什么是鎢塞。試說明其主要作用。答:接觸孔的作用:在金屬和非

52、金屬導體間提供電學連接;形成:1鈦的淀積2退火3接觸孔光刻,刻蝕金屬鈦。通孔的作用:為相鄰的不同金屬層之間提供電學通路。形成:1第一層層間介質氧化物淀積(化學氣相淀積2氧化物磨拋3第十層掩膜,第一層層間介質刻蝕。鎢塞:在接觸孔和通孔中填充的導電金屬,因為常用鎢,故稱為鎢塞。其作用:形成導體層(金屬,多晶硅及源漏區間的電學通路。金屬層間介質的作用是什么?通常用什么材料作層間介質層?答:作用:支撐材料和金屬間的絕緣層(以及局部互連介質層通常用氧化硅作為層間介質層。工藝最后生長在頂層的介質層稱為什么?有什么材料構成?其主要作用是什么?答:氮化硅,稱為鈍化層,其目的是保護產品免受潮氣,劃傷及淀積的影響

53、。什么是淺槽溝道隔離?其主要作用是什么?說明其主要優點及適用工藝范圍?答:是刻蝕掉部分襯底形成溝槽(槽刻蝕,再在其中回填上介電質(回填作為相鄰器件之間的絕緣體的一種器件隔離方法。又分為:淺槽隔離和深槽隔離。作用:實現器件之間的電學隔離。優點:可以在全平坦化的條件下是鳥嘴區的寬度接近零。應用:0.25um以下工藝的標準器件隔離技術。試說明在CMOS工藝中主要采用的器件隔離技術,并說明每種工藝技術的主要特點和適用范圍。答:自隔離:由于MOS晶體管之間不共享電器件,所以器件本身就是被pn結隔離,又稱自隔離(Self-isolated。MOS IC中的晶體管之間不需要做pn結隔離,因而可大大提高集成度

54、。局部氧化(LOCOS隔離(CMOS IC:是亞微米以前的硅IC制造的標準工藝。是采用選擇氧化方法來制備厚的場氧化層,且工藝上形成厚的場氧化層和高濃度的雜質注入是利用同一次光刻完成的。淺槽溝道隔離(STI(CMOS IC:是刻蝕掉部分襯底形成溝槽(槽刻蝕,再在其中回填上介電質(回填作為相鄰器件之間的絕緣體的一種器件隔離方法。又分為:淺槽隔離和深槽隔離。適合于晶體管密度遠超過7210cm 的集成電路。硅片絕緣體隔離(SOI。10,什么是硅柵自對準技術?簡單說明其主要制作步驟和主要優點。答:是一種在晶圓片上用單個掩模形成不同區域的的多層結構的技術,是一種可將兩次MASK步驟合為一次,讓多個不同區域

55、一次成形的工藝技術,被稱為自對準技術。步驟:Channel Stop Implantation, Boron;Oxide Etch Back, Stop on Nitride;Strip Nitride, Oxide Etch Back, Oxide Annealing。優點:自對準的,它無需重疊設計簡化了工藝;減小了電容,提高了器件和電路速度;無需重疊設計消除了多次掩模所引起的對準誤差,提高了套準精度即減小了晶體管尺寸提高了速度,增加了集成度;增加了電路的可靠性;當前IC工藝的一種常用的工藝方法。11,試說明MOS工藝中存在的自對準結構及他們的主要優點。答:源漏的自對準注入(LDD:在硅柵工

56、藝中,利用多晶硅柵的掩蔽作用自對準地進行源漏區的雜質注入,并同時完成多晶硅柵的雜質注入。是將兩次掩膜步驟合為一次,讓D,S和G三個區域一次成形的一種自對準技術。自對準硅化物 (Salicidation:在IC工藝中,形成良好的歐姆接觸以減少串聯電阻也是CMOS集成中關鍵的一環。目前常用硅化物(silicide形成良好的接觸,即硅與難熔金屬形成的化合物,具有金屬性質,大大降低了多晶硅柵極和源漏區電阻值;氧化物側墻可以起到使柵極硅化物與源、漏區硅化物斷開的作用。Self-aligned Twin Well:Advantage: reduce a photo mask step;Reduce cos

57、t;Improve IC chip yield.12,試說明NMOS和PMOS的源漏是如何形成的及為什么?答:LDD技術(輕摻雜漏注入技術結構:在溝道的漏端及源端增加低摻雜區。LDD 使用的較大質量的摻雜材料使硅片的上表面成為非晶態,可降低溝道端口處的摻雜濃度及摻雜濃度的分布梯度,有助于維持淺結。13,什么是阱?CMOS工藝中阱的作用是什么?試說明CMOS雙阱工藝中的阱是如何形成的?答:在硅襯底上形成的、摻雜類型或摻雜濃度與硅襯底不同的局部摻雜區域稱為阱(well,包括:n阱、p阱和雙阱(dual/twin-well。作用:對每一種器件獨立的設定摻雜分布,從而使兩類器件性能都得到優化;可以減輕CMOS電路的一些常見問題如