1、姓-名第1頁共3頁所在年級、班級_注意華中科技大學(xué)20112012學(xué)年第二學(xué)期電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子工藝學(xué)試卷A(開卷)題號二三四總分題分10204030100得分底蒸發(fā)的雜質(zhì)量以及避免使蒸發(fā)出的雜質(zhì)重新進入外延層。(X)三考生在答題前應(yīng)先一、密封線內(nèi)二姓貧學(xué)號許否3無效一、判斷下列說法的正誤，正確的在后面括號中劃“V”，錯誤的在后面括號中劃“x”(本大題共10小題,每小題1分,共10分)1、單晶生長實際上就是液固兩相的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)條件就是在兩相界面附近存在濃度梯度。(X)2、如果光刻膠的CMTF小于實際光刻圖形的MTFJ則光刻圖形上的最小尺寸線條可能被分辨。反之,不能被分辨。(V)3、熱氧化

2、過程中，硅內(nèi)靠近Si-SiO2界面的雜質(zhì)將在界面兩邊的硅與二氧化硅中形成再分布。對于kvl、二氧化硅中的慢擴散雜質(zhì),再分布之后靠近界面處二氧化硅中的雜質(zhì)濃度比硅中高，硅表面附近濃度下降。(V)4、研究表明,雜質(zhì)在半導(dǎo)體晶體中的擴散雖然比較復(fù)雜,但可以歸納為幾種典型的形式,如填隙式與替位式擴散,其中替位式擴散的速度較快。(X)5、離子注入摻雜時，降低離子能量就是形成淺結(jié)的重要方法。但在低能情況下,溝道效應(yīng)很明顯,可能使結(jié)深增加一倍,且離子束穩(wěn)定性降低。(V)6、氮化硅(Si3N4)薄膜介電常數(shù)約69,不能作為層間絕緣層，否則將造成較大寄生電容，降低電路速度。但它對雜質(zhì)擴散有極強掩蔽能力，可以作為

3、器件最終鈍化層與機械保護層以及硅選擇性氧化的掩模。(V)8、濺射僅就是離子對物體表面轟擊時可能發(fā)生的四種物理過程之一,其中每種物理過程發(fā)生的幾率取決于入射離子的劑量。(X)9、等離子體刻蝕與濺射刻蝕并無明顯界限,化學(xué)反應(yīng)與物理作用都可能發(fā)生,具體刻蝕模式取決于系統(tǒng)壓力、溫度、氣流、功率及相關(guān)可控參數(shù)。(V)10、MOS器件之間就是自隔離的(self-isolated)，可大大提高集成度。但當(dāng)絕緣層上的金屬引線經(jīng)過兩個MOSFET之間的區(qū)域時，會形成寄生場效應(yīng)晶體管。因此MOSIC中的隔離主要就是防止寄生的導(dǎo)電溝道，即防止場區(qū)寄生場效應(yīng)晶體管開啟。(V)二、選擇填空。(本大題共10小題，每小題2

4、分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對得2分，選對但不全的得1分，有選錯的得0分)1、硅中常見雜質(zhì)大多數(shù)分凝系數(shù)小于1。采用直拉法與區(qū)熔法制備硅單晶時，可實現(xiàn)提純，尤其就是多次循環(huán)區(qū)熔。單就一次提純的去雜質(zhì)效果而言，(D)。A、兩方法區(qū)別不大B、兩方法均不太好C、區(qū)熔法較好D、直拉法較好2、分布重復(fù)曝光系統(tǒng)的優(yōu)點之一就是其掩模圖形尺寸與實際圖形尺寸的比例可以大于1:1(稱為縮小圖形曝光)。原則上該比例越大分辨率越高，但實際曝光系統(tǒng)通常采用4:1或5:1，這就是(C)折中的結(jié)果。A、分辨率與聚焦深度B、分辨率與對準(zhǔn)精度C、分辨率與曝光時間D、分

5、辨率與對比度3、在給定氧化條件下,拋物線型速率常數(shù)與襯底晶向無關(guān),而線性速率常數(shù)與晶體取向有關(guān),這就是因為(A、B)。7、自摻雜效應(yīng)就是氣相外延過程中的無意識摻雜效應(yīng),采取適當(dāng)措施可以完全避免,例如降低由襯A、拋物線型速率常數(shù)度量的就是氧化劑穿過一層無序的非晶二氧化硅的擴散B、線性速率常數(shù)與KS成正比，后者與單位晶面上能與氧化劑反應(yīng)的有效鍵密度有關(guān)C、拋物線型速率常數(shù)與ks成正比，后者與單位晶面上能與氧化劑反應(yīng)的有效鍵密度有關(guān)D、線性速率常數(shù)度量的就是氧化劑穿過一層無序的非晶二氧化硅的擴散4、高摻雜情況下的雜質(zhì)擴散系數(shù)與雜質(zhì)濃度有關(guān),總的擴散系數(shù)就是所有雜質(zhì)-空位復(fù)合體的擴散系數(shù)之與,稱為(B

6、)。A、本征擴散系數(shù)B、非本征擴散系數(shù)C、表觀擴散系數(shù)D、非表觀擴散系數(shù)5、摻雜雜質(zhì)在晶體內(nèi)的濃度分布可以采用多種方法進行測量，其中(C)測量得到的就是摻雜物的化學(xué)濃度，而不僅僅就是電學(xué)濃度/載流子濃度。A、電容-電壓(C-V)法B、擴展電阻法C、二次離子質(zhì)譜(SIMS)法D、掃描隧道顯微(STM)法6、CMOS電路中的完整器件通常并不就是做在體硅上,而就是做在一層很薄(24m)的輕摻雜外延層上，目的就是(A、B、D)。A、避免閂鎖效應(yīng)B、提供控制雜質(zhì)濃度分布的方法C、形成SOI隔離結(jié)構(gòu)D、使器件具有較好介質(zhì)完整性與較小漏電流7、在大規(guī)模集成電路制造中，濕法腐蝕已被干法刻蝕所替代，原因在于(B

7、、C、D)。A、干法刻蝕的選擇性好B、干法腐蝕能達到較高分辨率C、干法刻蝕的各向異性好D、濕法腐蝕需大量腐蝕性試劑，對人體與環(huán)境有害9、為了改善真空蒸發(fā)工藝的臺階覆蓋,可以在蒸發(fā)過程中(C、D),增加原子的遷移能力。A、延長淀積時間B、增大氣體流量C、加熱晶片D、旋轉(zhuǎn)晶片10、考慮對描述雜質(zhì)擴散運動的費克定律應(yīng)用何種分析解時，可進行以下判斷(A、C)。A、當(dāng)表面濃度為固溶度時，意味著該分布就是余誤差分布B、當(dāng)表面濃度為固溶度時，意味著該分布就是高斯分布C、當(dāng)表面濃度較低時，意味著該分布經(jīng)過長時間推進過程，為高斯分布D、當(dāng)表面濃度較低時，意味著該分布經(jīng)過長時間推進過程，為余誤差分布三、簡明回答下

8、列問題(本大題共5小題，每小題8分，共40分)1、在利用柴可拉斯基法所生長的晶體中摻入硼原子，為何在尾端的硼原子濃度會比籽晶端的濃度高?答:硼在硅中的分凝系數(shù)為0、72,小于1,所以固相中硼在硅中的固溶度小于熔融硅中的固溶度。因此,會有過量的B原子留在熔融硅中,即熔融硅中硼的濃度會不斷增加。晶體的尾端在最后固化,所以尾端的硼原子濃度會比籽晶端的濃度高。8、平坦化工藝就是現(xiàn)代集成電路制造中的重要工藝步驟，采用(A)可實現(xiàn)介質(zhì)與金屬表面的全:局平坦化。IA、化學(xué)機械拋光(CMP)B、BPSG高溫回流C、犧牲層回刻D、SOD/SOG2、解釋為何一般淀積多晶硅薄膜的溫度普遍較低,大約在600C650C

9、之間。答:這有兩個理由:一就是使硅片的熱支出最小化,以降低摻雜擴散與材料劣化。此外,在較低溫度下發(fā)生的氣相反應(yīng)較少,可以使薄膜更平整、粘附性更好。還有一個理由就就是這樣得到的多晶硅晶粒較小,晶粒越細(xì)小,就越容易經(jīng)過光刻、刻蝕而得到光滑、均勻的邊緣。但就是，若溫度低于575C測沉積速率太低。3、我們要在亞微米MOSFET的源極與漏極形成一個0、l“m重?fù)诫s的結(jié)能選擇哪幾種摻雜?將其激活的方法有幾種?您會推薦哪一種?為什么?第2頁共3頁答:可以選擇多次注入及掩蔽、傾斜角度離子注入與高能量與大電流注入等方式。將其激活的方法包括傳統(tǒng)退火與快速熱退火等。由表面薄膜擴散可以避免溝道效應(yīng)的問題。傾斜角度離子

10、注入不能使用因為存在陰影問題。如果使用低能離子注入,必須預(yù)先對硅進行非晶化,以保證結(jié)的深度,還必須進行快速熱退火。4、采用CVD與外延工藝制備薄膜時，反應(yīng)室中的氣流就是比較復(fù)雜的。如果氣體流速U恒定，沿晶體管特性曲線leakage反應(yīng)室長度方向邊界層厚度（企）增大，氣體有效質(zhì)量傳輸系數(shù)（hG）降低，同時沿反應(yīng)室長度方向會發(fā)生四、計算題（本大題共3小題,每小題10分,共30分）源氣體耗盡,使薄膜生長速率逐漸降低,如何解決這一問題？1、為避免電遷移的問題，最大鋁導(dǎo)線的電流密度不得超過5x105A/cm2.假設(shè)導(dǎo)線長為答:2mm,寬為lym，最小厚度為lym，此外有20%的線在臺階上，該處厚度為0、

11、5ym。試計傾斜基座:uTtssI,hGT算此線的電阻值。假設(shè)電阻率為3x10-6Qcm，計算鋁線兩端可承受的最大電壓。設(shè)定前后525OC溫度梯度:kST學(xué)-號解:此鋁線可考慮有兩段串接而成：0、4mm的厚度就是0、5pm,余下1、6mm的厚度氣體由上部注入:hGT就是Ipm總電阻為:姓名3x10-65、器件尺寸按比例縮小就是提高器件性能/價格比的有效途徑之一R、Dennard在1974所在年級、班級年提出理想尺寸縮小策略”，即將所有尺寸參數(shù)除以K因子，電壓參數(shù)（柵、漏及閾值=72Q電壓）除以S因子。如果S=K=1、41、6,電場與總耗能保持不變,且耗盡層隨尺寸注縮意小而縮小，這就是我們希望瞧

12、到的結(jié)果。然而，這一策略實際上從來未被采用過，試舉舉一個原7限制電流I由允許的最大電流密度乘以較薄段的橫截面積而得到:因說明為什么。I=5x105A/cm2x(10-4x0、5x10-4)=0.04T10鶴1澤戯10-4)K=S器件尺寸1/K1/K閾值電壓1/S1/K電場K/S1柵電容1/K1/K漏極電流k/s21/K功率（每器件）K/S31/K2總耗能K3/S31晶體管數(shù)（每芯片）K2K20.1610-4x10-4答:如果閾值電壓值按照理想縮減策略里建議的那樣被降低,現(xiàn)在應(yīng)該早已這將帶來很多與噪音相關(guān)的問題,同時低閾值電壓會導(dǎo)致較大的漏電流。卷軒密刷答學(xué)內(nèi)號不前2、5x10-3A=2、5mA

13、、那么,鋁線兩端可承受的最大電壓為V=RI=72Qx2.5x10-3A=0、18V、2、(a)對波長為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光光學(xué)光刻系統(tǒng)，其NA=O、65,匕=0、60也=0、50.此光刻機理論分辨率與聚焦深度為多少?(b)實際上我們可以如何修正NA、k1與k2參數(shù)來改善分辨率？(c)相移掩模版(PSM)技術(shù)通過改變哪一個參數(shù)而改善分辨率？解：(a)此光刻機理論分辨率為I1k0.193Aml=k=0.6x=0.178umm1NA0.65聚焦深度為推進退火的時間假定在1100C進行推進退火則擴散系數(shù)D=1、5x10-i3cm2/s3.7x10-9cm2t=6.8hoursdrive-in1

14、.5x10-13cmsec所需離子注入的雜質(zhì)劑量,可以推算出Q=CJ兀Dt=4x1017x叮兀x3.7x10-9=4.3x1013cm-2s該劑量可以很方便地用離子注入實現(xiàn)在非常薄的范圍內(nèi)的雜質(zhì)預(yù)淀積DOF=需=0-50.193pm(0.65)2=0、228um4)假如采用950C熱擴散預(yù)淀積而啊子注入(b)我們可以通過增加數(shù)值孔徑NA來提高分辨率,也可以采用分辨率增強技術(shù)opt此時廬的固溶度為2、5x1020/cm3擴散系數(shù)D=4、2x10-15cm2/s該預(yù)淀積為余誤差分布,則預(yù)淀積時間為(c)相位移掩模版(PSM)方法就是通過改變k來提高分辨率的。tpre-dep(4.3x1013兀x、2x2.5x1020丿4.2x10-15=5.5sec3、CMOS中的p阱的形成。要求表面濃度Cs=4x1017cm-3,結(jié)深x.=3。已知襯底濃度j為C=1x1015cm-3o通過計算設(shè)