填空，判斷，簡(jiǎn)答，計(jì)算一、填空題1.用來(lái)做芯片的高純硅被稱為（半導(dǎo)體級(jí)硅），英文簡(jiǎn)稱（GSG），有時(shí)也被稱為（電子級(jí)硅）。晶圓的英文是（wafer），其慣用的材料是（硅）和（鍺）。從半導(dǎo)體制造來(lái)講，晶圓中用的最廣的晶體平面的密勒符號(hào)是（100）、（110）和（111）。根據(jù)氧化劑的不同，熱氧化可分為（干氧氧化）、（濕氧氧化）和（水汽氧化）。硅片上的氧化物重要通過(guò)（熱生長(zhǎng)）和（淀積）的辦法產(chǎn)生，由于硅片表面非常平整，使得產(chǎn)生的氧化物重要為層狀構(gòu)造，因此又稱為（薄膜）?，F(xiàn)在慣用的CVD系統(tǒng)有：（APCVD）、（LPCVD）和（PECVD）?？s略語(yǔ)PECVD、LPCVD、HDPCVD和APCVD的中文名稱分別是（等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積）、（低壓化學(xué)氣相淀積）、高密度等離子體化學(xué)氣相淀積、和（常壓化學(xué)氣相淀積）?；瘜W(xué)氣相淀積是通過(guò)（氣體混合）的化學(xué)反映在硅片表面淀積一層（固體膜）的工藝。硅片表面及其鄰近的區(qū)域被（加熱）來(lái)向反映系統(tǒng)提供附加的能量。在半導(dǎo)體制造業(yè)中，最早的互連金屬是（鋁），在硅片制造業(yè)中最普通的互連金屬是（鋁），即將取代它的金屬材料是（銅）。寫(xiě)出三種半導(dǎo)體制造業(yè)的金屬和合金（Al）、（Cu）和（鋁銅合金）。硅片平坦化的四種類(lèi)型分別是（平滑）、部分平坦化、（局部平坦化）和（全局平坦化）。光刻涉及兩種基本的工藝類(lèi)型：負(fù)性光刻和（正性光刻），兩者的重要區(qū)別是所用光刻膠的種類(lèi)不同，前者是（負(fù)性光刻膠），后者是（正性光刻膠）?？涛g是用（化學(xué)辦法）或（物理辦法）有選擇地從硅片表面去除不需要材料的工藝過(guò)程，其基本目的是（在涂膠的硅片上對(duì)的地復(fù)制掩膜圖形）。集成電路制造中摻雜類(lèi)工藝有（熱擴(kuò)散摻雜）和（離子注入）兩種，其中（離子注入）是最重要的摻雜辦法。雜質(zhì)在硅晶體中的擴(kuò)散機(jī)制重要有兩種，分別是（間隙式擴(kuò)散機(jī)制）擴(kuò)散和（替代式擴(kuò)散機(jī)制）擴(kuò)散。集成電路的發(fā)展時(shí)代分為：（小規(guī)模集成電路SSI）、中規(guī)模集成電路MSI、（大規(guī)模集成電路LSI）、超大規(guī)模集成電路VLSI、（特大規(guī)模集成電路ULSI）。擴(kuò)散區(qū)普通認(rèn)為是進(jìn)行高溫工藝及薄膜淀積的區(qū)域。重要設(shè)備是高溫?cái)U(kuò)散爐，其能完畢（氧化）、擴(kuò)散、（淀積）、（退火）以及合金等多個(gè)工藝流程。判斷題半導(dǎo)體級(jí)硅的純度為99.9999999%。（√）冶金級(jí)硅的純度為98%。（√）西門(mén)子工藝生產(chǎn)的硅沒(méi)有按照但愿的晶體次序排列原子。（√）用來(lái)制造MOS器件最慣用的是（100）面的硅片，這是由于（100）面的表面狀態(tài)更有助于控制MOS器件開(kāi)態(tài)和關(guān)態(tài)所規(guī)定的閾值電壓。（√）（111）面的原子密度更大，因此更易生長(zhǎng)，成本最低，因此經(jīng)慣用于雙極器件。（√）雙極型和單極型的差別重要看有幾個(gè)載流子參加導(dǎo)電。在雙極型晶體管中，多子和少子（也就是空穴、電子，兩種不同極性的載流子）都參加導(dǎo)電，如BJT，其為電流控制電流。而在單極型晶體管中只有多子（或空穴，或電子，只有一種，單一極性）參加導(dǎo)電，如MOS,場(chǎng)效應(yīng)管,為電壓控制電流。成品率是指在一片晶圓上全部芯片中好芯片所占的比例。（√）當(dāng)硅片暴露在空氣中時(shí)，會(huì)立刻生成一層無(wú)定形的氧化硅薄膜。（√）暴露在高溫的氧氛圍圍中，硅片上能生長(zhǎng)出氧化硅。生長(zhǎng)一詞表達(dá)這個(gè)過(guò)程實(shí)際是消耗了硅片上的硅材料。（√）二氧化硅是一種介質(zhì)材料，不導(dǎo)電。（√）硅上的自然氧化層并不是一種必需的氧化材料，在隨即的工藝中要清洗去除。（√）柵氧普通通過(guò)熱生長(zhǎng)獲得。（√）即使直至今天我們?nèi)云毡椴捎脭U(kuò)散區(qū)一詞，但是硅片制造中已不再用雜質(zhì)擴(kuò)散來(lái)制作pn結(jié)，取而代之的是離子注入。（√）CVD（化學(xué)氣相淀積）是運(yùn)用某種物理過(guò)程，例如蒸發(fā)或者濺射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，即原子或分子由源轉(zhuǎn)移到襯底（硅）表面上，并淀積成薄膜。（×）CVD（化學(xué)氣相淀積）：通過(guò)氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)反映在襯底上淀積一層薄膜材料的過(guò)程PVD（物理氣相淀積）：是運(yùn)用某種物理過(guò)程，例如蒸發(fā)或者濺射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，即原子或分子由源轉(zhuǎn)移到襯底（硅）表面上，并淀積成薄膜。外延就是在單晶襯底上淀積一層薄的單晶層，即外延層。（√）在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界第一種類(lèi)型的CVD是APCVD。（√）外延就是在單晶襯底上淀積一層薄的單晶層，分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延兩大類(lèi)。（√）接觸是指硅芯片內(nèi)的器件與第一層金屬層之間在硅表面的連接。（√）濺射是個(gè)化學(xué)過(guò)程，而非物理過(guò)程。（×）濺射是物理過(guò)程化學(xué)機(jī)械平坦化，簡(jiǎn)稱CMP，它是一種表面全局平坦化技術(shù)。（√）反刻是一種傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)全局平坦化。（×）它不能夠?qū)崿F(xiàn)全局平坦化。最早應(yīng)用在半導(dǎo)體光刻工藝中的光刻膠是正性光刻膠。（×）是負(fù)性光刻膠對(duì)正性光刻來(lái)說(shuō)，剩余不可溶解的光刻膠是掩膜幅員案的精確復(fù)制。（√）光刻是集成電路制造工藝發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。（√）不對(duì)的的刻蝕將造成硅片報(bào)廢，給硅片制造公司帶來(lái)?yè)p失。（√）在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，濕法腐蝕是最重要的用來(lái)去除表面材料的刻蝕辦法。（×）在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，干法刻蝕是最重要的用來(lái)去除表面材料的刻蝕辦法。在晶片制造中，有兩種辦法能夠向硅片中引入雜質(zhì)元素，即熱擴(kuò)散和離子注入。（√）晶體管的源漏區(qū)的摻雜采用自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，一次摻雜成功。（√）純凈的半導(dǎo)體是一種有用的半導(dǎo)體。（×）純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體，普通都需要摻雜才干導(dǎo)電硅中的雜質(zhì)只有一部分被真正激活，并提供用于導(dǎo)電的電子或空穴（大概3%~5%），大多數(shù)雜質(zhì)仍然處在間隙位置，沒(méi)有被電學(xué)激活。（√）離子注入會(huì)將原子撞擊出晶格構(gòu)造而損傷硅片晶格，高溫退火過(guò)程能使硅片中的損傷部分或絕大部分得到消除，摻入的雜質(zhì)也能得到一定比例的電激活。（√）離子注入是唯一能夠精確控制摻雜的手段。（√）離子注入是一種物理過(guò)程，不發(fā)生化學(xué)反映。（√）離子注入物質(zhì)必須以帶電粒子束或離子束的形式存在。（√）離子注入能夠重復(fù)控制雜質(zhì)的濃度和深度，因而在幾乎全部應(yīng)用中都優(yōu)于擴(kuò)散。（×）離子注入中高能量意味著注入硅片更深處，低能量則用于超淺結(jié)注入。（√）CMOS反相器電路的功效產(chǎn)生于輸入信號(hào)為零的轉(zhuǎn)換器。（√）CD是指硅片上的最小特性尺寸。（√）集成電路制造就是在硅片上執(zhí)行一系列復(fù)雜的化學(xué)或者物理操作。簡(jiǎn)而言之，這些操作能夠分為四大基本類(lèi)：薄膜制作、刻印、刻蝕和摻雜。（√）人員持續(xù)不停地進(jìn)出凈化間，是凈化間沾污的最大來(lái)源。（√）世界上第一塊集成電路是用硅半導(dǎo)體材料作為襯底制造的。（×）1958年，TI公司的基爾比研制出了世界上第一塊集成電路；該電路是在鍺襯底上制作的相移振蕩器和觸發(fā)器，共12個(gè)器件；器件之間是介質(zhì)隔離，器件間互連線采用的是引線焊接辦法。簡(jiǎn)答題慣用的半導(dǎo)體材料為什么選擇硅？（6分）（1）硅的豐裕度。硅是地球上第二豐富的元素，占地殼成分的25%；經(jīng)合理加工，硅能夠提純到半導(dǎo)體制造所需的足夠高的純度而消耗更低的成本；（2）更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限。硅1412℃>鍺937℃（3）更寬的工作溫度。用硅制造的半導(dǎo)體器件能夠用于比鍺更寬的溫度范疇，增加了半導(dǎo)體的應(yīng)用范疇和可靠性；（4）氧化硅的自然生成。氧化硅是一種高質(zhì)量、穩(wěn)定的電絕緣材料，并且能充當(dāng)優(yōu)質(zhì)的化學(xué)阻擋層以保護(hù)硅不受外部沾污；氧化硅含有與硅類(lèi)似的機(jī)械特性，允許高溫工藝而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)分的硅片翹曲；硅錠直徑從20世紀(jì)50年代早期的不到25mm增加到現(xiàn)在的300mm甚至更大，其因素是什么？（6分）更大直徑硅片有更大的表面積，做芯片，能夠減少硅片的浪費(fèi)。每個(gè)硅片上有更多的芯片，每塊芯片的加工和解決時(shí)間減少，造成設(shè)備生產(chǎn)效率變高。在硅片邊沿的芯片減少了，轉(zhuǎn)化為更高的生產(chǎn)成品率。在同一工藝過(guò)程中有更多芯片，因此在一塊芯片一塊芯片的解決過(guò)程中，設(shè)備的重復(fù)運(yùn)用率提高了。綜合題識(shí)別下圖所示工藝，寫(xiě)出每個(gè)環(huán)節(jié)名稱并進(jìn)行描述，對(duì)其特有現(xiàn)象進(jìn)行描述。（15分）答：一）此為選擇性氧化的局部氧化LOCOS（0.25微米以上的工藝）二）環(huán)節(jié)名稱及描述：1氮化硅淀積。2氮化硅掩蔽與刻蝕3硅的局部氧化LOCOS場(chǎng)氧化層的剖面4氮化硅去除用淀積氮化物膜作為氧化阻擋層，由于淀積在硅上的氮化物不能被氧化，因此刻蝕后的區(qū)域可用來(lái)選擇性氧化生長(zhǎng)。熱氧化后，氮化物和任何掩膜下的氧化物都將被除去，露出赤裸的硅表面，為形成器件作準(zhǔn)備。三）特有現(xiàn)象描述：當(dāng)氧擴(kuò)散穿越已生長(zhǎng)的氧化物時(shí)，它是在各個(gè)方向上擴(kuò)散的（各向同性）。某些氧原子縱向擴(kuò)散進(jìn)入硅，另某些氧原子橫向擴(kuò)散。這意味著在氮化物掩膜下有著輕微的側(cè)面氧化生長(zhǎng)。由于氧化層比消耗的硅更厚，因此在氮化物掩膜下的氧化生長(zhǎng)將抬高氮化物的邊沿，我們稱為“鳥(niǎo)嘴效應(yīng)”識(shí)別下圖所示工藝，寫(xiě)出每個(gè)環(huán)節(jié)名稱并進(jìn)行描述。（15分）答：1氣相成底膜：清洗、脫水，脫水烘焙后立刻用HMDS進(jìn)行成膜解決，起到粘附增進(jìn)劑的作用。2采用旋轉(zhuǎn)涂膠的辦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對(duì)的位置對(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)生圖形的核心環(huán)節(jié)。7堅(jiān)模烘焙：規(guī)定會(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(wèn)題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范規(guī)定。離子注入工藝的重要優(yōu)缺點(diǎn)。（15分）答：優(yōu)點(diǎn)：（1）精確控制雜質(zhì)含量。（2）較好的雜質(zhì)均勻性。（掃描辦法）（3）對(duì)雜質(zhì)穿透深度有較好的控制。（控制能量）（4）產(chǎn)生單一離子束。（質(zhì)量分離技術(shù)