PAGE姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。三、考生在答題前應(yīng)先將姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)和班級(jí)填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學(xué)號(hào)所在年級(jí)、班級(jí)裝姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。三、考生在答題前應(yīng)先將姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)和班級(jí)填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學(xué)號(hào)所在年級(jí)、班級(jí)裝訂注意意：線電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《微電子工藝學(xué)》試卷（A卷）題號(hào)一二三四總分題分24163030100得分一、判斷下列說法的正誤，正確的在后面括號(hào)中劃“√”，錯(cuò)誤的在后面括號(hào)中劃“×”（本大題共12小題，每小題2分，共24分）1、用來制造MOS器件最常用的是（100）面的硅片，這是因?yàn)椋?00）面的表面狀態(tài)更有利于控制MOS器件開態(tài)和關(guān)態(tài)所要求的閾值電壓。（√）2、在熱氧化過程的初始階段，二氧化硅的生長速率由氧化劑通過二氧化硅層的擴(kuò)散速率決定，處于線性氧化階段。（×）3、在一個(gè)化學(xué)氣相淀積工藝中，如果淀積速率是反應(yīng)速率控制的，則為了顯著增大淀積速率，應(yīng)該增大反應(yīng)氣體流量。（×）4、LPCVD緊隨PECVD的發(fā)展而發(fā)展。由660℃降為450℃，采用增強(qiáng)的等離子體，增加淀積能量，即低壓和低溫。（×）5、蒸發(fā)最大的缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生均勻的臺(tái)階覆蓋，但是可以比較容易的調(diào)整淀積合金的組分。（×）6、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)帶來的一個(gè)顯著的質(zhì)量問題是表面微擦痕。小而難以發(fā)現(xiàn)的微擦痕導(dǎo)致淀積的金屬中存在隱藏區(qū)，可能引起同一層金屬之間的斷路。（√）7、曝光波長的縮短可以使光刻分辨率線性提高，但同時(shí)會(huì)使焦深線性減小。如果增大投影物鏡的數(shù)值孔徑，那么在提高光刻分辨率的同時(shí)，投影物鏡的焦深也會(huì)急劇減小，因此在分辨率和焦深之間必須折衷。（√）8、外延生長過程中雜質(zhì)的對(duì)流擴(kuò)散效應(yīng)，特別是高濃度一側(cè)向異側(cè)端的擴(kuò)散，不僅使界面附近濃度分布偏離了理想情況下的突變分布而形成緩變，且只有在離界面稍遠(yuǎn)處才保持理想狀態(tài)下的均勻分布，使外延層有效厚度變窄。（×）9、在各向同性刻蝕時(shí)，薄膜的厚度應(yīng)該大致大于或等于所要求分辨率的三分之一。如果圖形所要求的分辨率遠(yuǎn)小于薄膜厚度，則必須采用各向異性刻蝕。（×）10、熱擴(kuò)散中的橫向擴(kuò)散通常是縱向結(jié)深的75%~85%。先進(jìn)的MOS電路不希望發(fā)生橫向擴(kuò)散，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致溝道長度的減小，影響器件的集成度和性能。（√）11、離子注入能夠重復(fù)控制雜質(zhì)的濃度和深度，因而在幾乎所有應(yīng)用中都優(yōu)于擴(kuò)散。（×）12、側(cè)墻用來環(huán)繞多晶硅柵，防止更大劑量的源漏注入過于接近溝道以致可能發(fā)生源漏穿通。（√）二、選擇填空。(本大題共8小題，每小題2分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)得2分，選對(duì)但不全的得1分，有選錯(cuò)的得0分)1、微電子器件對(duì)加工環(huán)境的空氣潔凈度有著嚴(yán)格的要求。我國潔凈室及潔凈區(qū)空氣中懸浮粒子潔凈度標(biāo)準(zhǔn)GB50073-2001中，100級(jí)的含義是：每立方米空氣中大于等于0.1m的懸浮粒子的最大允許個(gè)數(shù)為（B）A、35；B、100；C、102；D、237。2、采用二氧化硅薄膜作為柵極氧化層，是利用其具有的（A、D）A、高電阻率；B、高化學(xué)穩(wěn)定性；C、低介電常數(shù)；D、高介電強(qiáng)度。3、如果淀積的膜在臺(tái)階上過度地變薄，就容易導(dǎo)致高的膜應(yīng)力、電短路或者在器件中產(chǎn)生不希望的（A）。A.誘生電荷B.鳥嘴效應(yīng)C.陷阱電荷D.可移動(dòng)電荷4、浸入式光刻技術(shù)可以使193nm光刻工藝的最小線寬減小到45nm以下。它通過采用折射率高的液體代替透鏡組件間的空氣，達(dá)到（D）的目的。A、增大光源波長；B、減小光源波長；C、減小光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑；D、增大光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑。5、刻蝕是用化學(xué)方法或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料的工藝過程，其基本目標(biāo)是（B）。A.有選擇地形成被刻蝕圖形的側(cè)壁形狀B.在涂膠的硅片上正確地復(fù)制掩膜圖形C.變成刻蝕介質(zhì)以形成一個(gè)凹槽D.在大于3微米的情況下，混合發(fā)生化學(xué)作用與物理作用6、雜質(zhì)在硅晶體中的擴(kuò)散機(jī)制主要有兩種，分別是間隙式擴(kuò)散機(jī)制和替代式擴(kuò)散機(jī)制。雜質(zhì)只有在成為硅晶格結(jié)構(gòu)的一部分，即（A），才有助于形成半導(dǎo)體硅。A.激活雜質(zhì)后B.一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)C.預(yù)淀積D.高溫多步退火7、離子注入過程是一個(gè)非平衡過程，高能離子進(jìn)入靶后不斷與原子核及其核外電子碰撞，逐步損失能量，最后停下來。停下來的位置是隨機(jī)的，大部分不在晶格上，因而沒有（A）。A.電活性B.晶格損傷C.橫向效應(yīng)D.溝道效應(yīng)8、對(duì)于CMOS晶體管，要得到良好受控的閾值電壓，需要控制（A、B、C、D）等工藝參數(shù)。A、氧化層厚度；B、溝道中摻雜濃度；C、金屬半導(dǎo)體功函數(shù)；D、氧化層電荷。三、簡明回答下列問題（本大題共3小題，第1、2小題各9分，第3小題12分，共30分）姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。三、考生在答題前應(yīng)先將姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)和班級(jí)填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學(xué)號(hào)所在年級(jí)、班級(jí)裝訂注意意：線答：（1） 擴(kuò)散區(qū)。擴(kuò)散區(qū)一般認(rèn)為是進(jìn)行高溫工藝及薄膜淀積的區(qū)域。主要設(shè)備：高溫?cái)U(kuò)散爐：1200℃，能完成氧化、擴(kuò)散、淀積、退火以及合金等多種工藝流程。濕法清洗設(shè)備。（2）光刻。把臨時(shí)電路結(jié)構(gòu)復(fù)制到以后要進(jìn)行刻蝕和離子注入的硅片上。主要設(shè)備：涂膠/顯影設(shè)備，步進(jìn)光刻機(jī)。（3）刻蝕。用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料，在硅片上沒有光刻膠保護(hù)的地方留下永久的圖形。主要設(shè)備：等離子體刻蝕機(jī)，等離子去膠機(jī)，濕法清洗設(shè)備。（4）離子注入。主要功能是摻雜。主要設(shè)備：離子注入機(jī)、等離子去膠機(jī)、濕法清洗設(shè)備。（5）薄膜生長。介質(zhì)層和金屬層的淀積。主要設(shè)備：CVD工具、PVD工具、SOG（spin-on-glass）系統(tǒng)、RTP系統(tǒng)、濕法清洗設(shè)備。（6）拋光?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化是一種表面全局平坦化技術(shù)，通過化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械磨擦去除硅片表面層，以使硅片表面平坦利于后續(xù)工藝的展開。主要設(shè)備：拋光機(jī)，刷片機(jī)（waferscrubber），清洗裝置，測量裝置。（各1.5分）2、右圖為鋁金屬化與銅金屬化工藝的比較。識(shí)別并描述每個(gè)工藝步驟。答：（a）鋁金屬化工藝下層鋁導(dǎo)線層間絕緣介質(zhì)沉積/平坦化通孔刻蝕通孔填充，形成鎢插塞上層鋁淀積上層鋁導(dǎo)線刻蝕（b）銅金屬化工藝下層銅導(dǎo)線層間絕緣介質(zhì)沉積/平坦化銅導(dǎo)線槽刻蝕通孔刻蝕銅填充（電鍍/化學(xué)鍍）化學(xué)機(jī)械拋光（CMP），去除多余的銅。3、識(shí)別右圖所示工藝，寫出每個(gè)步驟名稱并進(jìn)行描述。答：右圖所示工藝每個(gè)步驟名稱為：1氣相成底膜：清洗、脫水，脫水烘焙后立即用HMDS進(jìn)行成膜處理，起到粘附促進(jìn)劑的作用。2采用旋轉(zhuǎn)涂膠的方法涂上液相光刻膠材料。3軟烘：其目的是除去光刻膠中的溶劑。4對(duì)準(zhǔn)和曝光：掩模板與涂了膠的硅片上的正確位置對(duì)準(zhǔn)。然后將掩模板和硅片曝光。5曝光后烘焙：深紫外（DUV）光刻膠在100-110℃的熱板上進(jìn)行曝光后烘焙。6顯影：是在硅片表面光刻膠中產(chǎn)生圖形的關(guān)鍵步驟。7堅(jiān)膜烘焙：要求會(huì)發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，提高光刻膠對(duì)硅片表面的粘附性。8顯影后檢查：目的是找出光刻膠有質(zhì)量問題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范要求。（各1.5分）四、計(jì)算題（本大題共3小題，第1小題6分，第2小題9分，第3小題15分，共30分）1、假設(shè)某項(xiàng)化學(xué)氣相淀積工藝受反應(yīng)速率控制，在700℃和800℃時(shí)的淀積速率分別為500?/min和2000?/min，請(qǐng)計(jì)算在900℃下的淀積速率是多少？實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)900℃下淀積速率遠(yuǎn)低于計(jì)算值，說明什么？怎樣證明？（化學(xué)氣相淀積的反應(yīng)速率常數(shù)，k＝8.614×10-5eV/K）解：如果淀積工藝受反應(yīng)速率控制，則反應(yīng)速率R∝反應(yīng)速率常數(shù)ks，于是有：從而得到：，解出：R900＝6313?/min如果實(shí)際淀積速率遠(yuǎn)低于計(jì)算得到的淀積速率，則很有可能在900℃下，淀積過程已經(jīng)不是反應(yīng)速率控制，而是由質(zhì)量輸運(yùn)控制。證明方法：在900℃下，改變反應(yīng)氣體的流量，如果淀積速率有明顯的改變，則證明淀積速率由質(zhì)量輸運(yùn)控制。姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。三、考生在答題前應(yīng)先將姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)和班級(jí)填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學(xué)號(hào)所在年級(jí)、班級(jí)裝訂注意意：線2、最初只知道一個(gè)特殊的硅器件摻雜是用離子注入方法制備的，后經(jīng)過測量得知:表面雜質(zhì)濃度為4×姓名一、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題。二、姓名、學(xué)號(hào)不許涂改，否則試卷無效。三、考生在答題前應(yīng)先將姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)和班級(jí)填寫在指定的方框內(nèi)。四、試卷印刷不清楚?？膳e手向監(jiān)考教師詢問。學(xué)號(hào)所在年級(jí)、班級(jí)裝訂注意意：線解：（2分）（2分）（2分）（3分）3、證明對(duì)于長時(shí)間氧化過程，SiO2生長厚度與時(shí)間的關(guān)系可以簡寫成：；對(duì)于短時(shí)間氧化過程，則可以表示為某些工藝需要厚度為1000?的柵氧化層，如果在1000°C下進(jìn)行干氧氧化且沒有初始氧化層，氧化需進(jìn)行多長時(shí)間？如果在相同條件下分兩步生長氧化層，每次生長厚度為500?，計(jì)算每步氧化所需時(shí)間。(已知1000°C下干氧氧化速率常數(shù)A=0.165μm，B=0.0117μm2/h)(14分)解：證明：tox2+Atox=B （3分）