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1、贵州师范大学2013 2014 学年度第 二 学期微电子制造技术年级专业 电 信 姓 名罗丞 学 号 110802010033一、 简答题1、什么是集成电路，集成电路有哪些主要工艺过程。答：集成电路是指组成电路的有源器件、无源元件及其互连一起制作在半导体衬底上或绝缘基片上，形成结构上紧密联系的、内部相关的事例电子电路。它可分为半导体集成电路、膜集成电路、混合集成电路三个主要分支。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。主要工艺过程：薄膜集成电路工艺整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及其间的互连线,全部用厚度在1微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发工
2、艺、溅射工艺和电镀等工艺重叠构成。用这种工艺制成的集成电路称薄膜集成电路。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。厚膜集成电路工艺用丝网印刷工艺将电阻、介质和导体涂料淀积在氧化铝、氧化铍陶瓷或碳化硅衬底上。单片集成电路工艺利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术，在一小块硅单晶片上同时制造晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并且采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表面蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需要互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2、简述PECVD、LPCVD、APCVD，并指出其区别。PECVD ( Plasma En
3、hanced Chemical Vapor Deposition ) - 等离子体增强化学气相沉积法PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).优点：基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。缺点：设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；对小孔孔径内表面难以涂层等；沉积之后产生的尾气
4、不易处理。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。常压化学气相淀积（APCVD）是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是化学气相淀积最初所采用的方法。这种工艺所需的系统简单，反应速度快，但是均匀性较差，台阶覆盖能力差，所以一般用于厚的介质淀积.优点：反映简单、淀积速度快、低温。缺点：台阶覆盖能力差、有颗粒污染、低产率。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。LPCVD-Low Pressure Chemical Vapor Deposition低压力化学气相沉积法广泛用于氧化硅、氮化物、多晶硅沉积,过程在管炉中执行，要求也相当高的温度。优点：纯高度和均匀性一致的台阶覆盖能力、大的硅片容量。缺点：高温、低的淀积速率、需要更
5、多的维护、要求真空系统支持。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。3、简述20世纪八十年代与20世纪九十年代的CMOS工艺，并指出其区别。答：20世纪80年代的CMOS工艺技术具有以下特点:1、采用场氧化(LOCOS)工艺进行器件间的隔离。2、采用磷硅玻璃和回流进行平坦化。3、采用蒸发的方法进行金属层的淀积。4、使用正性光刻胶进行光刻。5、使用放大的掩膜版进行成像。6、用等离子体刻蚀和湿法刻蚀工艺进行图形刻蚀。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。20世纪90年代CMOS工艺技术具有以下特点：1、器件制作在外延硅上(这样可以消除在CZ法拉单晶过程中的C、O)。2、采用浅槽隔离技术(取代了局部氧化隔离技术)。3、使用侧墙隔离(
6、防止对源漏区进行更大剂量注入时，源漏区的杂质过于接近沟道以致可能发生源漏穿透)，钛硅化合物和侧墙隔离解决了硅铝氧化问题。4、多晶硅栅和采用钨硅化合物和钛硅化合物实现局部互连，减小了电阻并提高了器件速度。5、光刻技术方面使用G-line(436nm)、I-line(365nm)、深紫外线DUV(248nm)光源曝光，并使用分辨率高的正性光刻胶，用步进曝光取代整体曝光。6、用等离子体刻蚀形成刻蚀图形。7、湿法刻蚀用于覆盖薄膜的去除。8、采用立式氧化炉，能使硅片间距更小，更好地控制沾污。9、采用快速热处理系统对离子注入之后的硅片进行退火处理及形成硅化物，能更快、更好地控制制造过程中的热预算。10、用
7、直流磁控溅射取代蒸发淀积金属膜。11、采用多层金属互连技术。12、钨CVD和CMP(或反刻)形成钨塞，实现层和层之间的互连。13、Ti和TiN成为钨的阻挡层。14、Ti作为Al-Cu粘附层，能减小接触电阻。15、TiN抗反射涂层的应用，可以减小光刻曝光时驻波和反射切口。16、BPSG通常被用作PMD(金属前绝缘层)。17、DCVD：PE-TEOS(采用等离子体增强正硅酸乙酯淀积二氧化硅)和O3-TEOS(采用臭氧和正硅酸乙酯反应淀积二氧化硅)来实现浅槽隔离、侧墙、PMD和IMD(金属层间绝缘层)的淀积。18、DCVD:PE-硅烷来实现PMD屏蔽氮化物、绝缘介质的抗反射涂层和PD氮化物的淀积。1
8、9、介质采用CMP使表面平坦化。20、Cluster(计算机集群)工具变得非常普遍。21、单个硅片加工系统提高了可控硅片和硅片之间的一致性。22、批处理系统仍然使用，可以使普通工人的生产量也很高。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。二、 结课论文综述国内外半导体制造行业最新进展。答：功率半导体器件是进行电能(功率)处理的半导体产品，是弱电控制与强电运行间的桥梁。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。在可预见的将来，电能将一直是人类消耗的最大能源。从手机、电视、洗衣机、到高速列车，均离不开电能。无论是水电、核电、火电还是风电，甚至各种电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换
9、以后才能供设备使用。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。每个电子产品均离不开功率半导体技术。功率半导体的目的是使电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多方便。如通过变频来调速，使变频空调在节能50-70%的同时，更环保、更安静、让人更舒适。人们希望便携式电子产品一次充电后有更长的使用时间，在电池没有革命性进步以前，需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。正是由于功率半导体能将“粗电”变为“精电”，因此它是节能减排的基础技术和核心技术。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。随着绿色环保在国际间的确立与推进，功率半导体的应用范围已从传统的工业控制和4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车)，扩展到新能源(风电、
10、太阳能)、轨道交通、智能电网等新领域。据国际市场调研机构HISISuppliResearch报告，2011年全球功率半导体市场在2010年大增37.8%以后，继续增长6.7%，达到331亿美元。中国是全球功率半导体的最大市场，占据了超过全球50%以上的份额。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。与微处理器、存储器等数字集成半导体相比，功率半导体的产品寿命周期相对较长，可为几年甚至十几年;同时功率半导体不追求特征尺寸的快速缩小，不要求最先进的生产工艺，其生产线成本远低于Moore定律制约下的超大规模集成电路。因此，功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。功率半
11、导体技术与产业发展状况(一)功率二极管功率二极管是功率半导体器件的重要分支，占据9%的功率半导体市场份额(2011年数据)。目前商业化的功率二极管以PiN功率二极管和肖特基势垒功率二极管(SBD)为主。前者有着耐高压、大电流、低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性的SBD有着极高的开关频率，但其串联的漂移区电阻有着与器件耐压成2.5次方的矛盾关系，阻碍了SBD的高压大电流应用，加之SBD极差的高温特性、大的泄漏电流和软击穿特性，使得硅SBD通常只工作在250伏以下的电压范围内。擁締凤袜备訊
12、顎轮烂蔷。为了获取高压、高频、低损耗功率二极管，研究人员正在两个方向进行探索。一是沿用成熟的硅基器件(超大规模集成电路)工艺，通过新理论、新结构来改善高压二极管中导通损耗与开关频率间的矛盾关系，二是采用新材料研制功率二极管。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。在硅基功率二极管方面，结合PN结低导通损耗、优良阻断特性和SBD高频特性两者优点于一体的新器件正逐渐走向成熟并进入市场，如美国Vishay公司推出的45V-200V的TMBS系列产品，美国PowerIntegrations公司推出的Qspeed系列二极管产品等。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。此外，为开发具有良好高频特性和优良导通特性的高压快恢复二极管，通过控制
13、正向导通时漂移区少数载流子浓度与分布的新结构器件也不断出现并成功应用于高性能IGBT模块中，如英飞凌公司的EmCon二级管、ABB公司的SPT+二极管和日本富士电机的SASFWD等。台湾Diode公司充分利用MOS控制二极管理论和VLSI工艺研制的超势垒二极管(SuperBarrierRectifier)已经在市场上多处替代SBD。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。随着半导体工艺技术的发展，微处理器、通讯用二次电源等都需要低电压大电流功率变换器。随着功率变换器输出电压的降低，整流损耗成为变换器的主要损耗。为使变换器效率达到90%以上，一种利用功率MOS器件低导通电阻特点的同步整流器(SR：Synchron
14、ousRectifier)及同步整流技术应运而生，低导通损耗功率MOS器件的迅速发展为高性能同步整流器奠定了强大的发展基础。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。砷化镓(GaAs)SBD虽然已获应用，但GaAs材料1.42eV的禁带宽度和仅1.5倍于硅材料的临界击穿电场，使得GaAsSBD只能工作在600伏以下的电压范围内，远远不能满足现代电力电子技术的发展需要。SiC材料以其3倍硅的禁带宽度、10倍硅的临界击穿电场、2倍硅的饱和漂移速度和3倍硅的热导率等优良特性而得到迅速发展。SiCSBD是第一个商业化的SiC电力电子器件，目前Cree、Rohm、Infineon等十余家厂商已经将SiCSBD产品添加在其产
15、品系列中。Cree公司已量产600-1700V/1-50A的系列SiCSBD产品，2010年所销售的SiCSBD超过了700亿伏安(VA)。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。SiC基PiN二极管比Si基PiN二极管具有更高的阻断电压(10kV)和更高的开关速度(10倍)。2012年，日本京都大学报道了耐压21.7kV的SiCPiN二极管，Cree公司于2006年报道了在1.5cm?1.5cm的4H-SiC芯片上，单管输出电流达180A的4.5kVPiN二极管。在3英寸N型4H-SiC晶圆上，Cree公司制作的10kV/20APiN二极管合格率已经达到40%。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。国内近几年在功率二极管领域
16、发展迅速，芯片加工线已从3-4英寸向5-6英寸，甚至8英寸发展，并有江苏宏微、深圳芯微等设计公司涉足，在快恢复二极管(FRD)方面，国产器件已占据国内80%以上市场份额。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。(二)功率晶体管1.功率BJT功率BJT是第一个商业化的功率晶体管，虽然存在二次击穿、安全工作区受各项参数影响而变化大、热容量小、过流能力低等缺点，学术界也一直有功率BJT将被功率MOS和IGBT所取代的观点，但由于其成熟的加工工艺、极高的成品率和低廉的成本，使功率BJT仍然在功率开关器件里占有一席之地(2010年占整个功率半导体市场5%份额)。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。与Si基BJT相比，SiC基BJT具有低2050倍的开关损耗以及更低的导通压降，且SiCBJT由于二次击穿的临界电流密度是Si的大约100倍而免于传统
