半导体工艺半导体工艺 01A1题号一二三四五总分分数评卷人一名词解释（18 分）1.分辨率及焦深的定义分辨率：在光刻中，分辨率被定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图形对的能力（例如相等的线条和间距）R=k/NA（k工艺因子 0.6-0.8；曝光波长；NA数值孔径）焦深：焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续保持清晰，这个范围被称做焦深 DOFDOF=/2（NA*NA）2.什么是热退火？在一定的温度下，经过适当时间的热处理，则晶片中的损伤就可能部分或全部得到消除，少数载流子寿命以及迁移率也会不同程度的得到恢复，掺入的杂质也得到一定比例的电激活，这样的处理过程称为热退火3 什么是深紫外光刻胶的化学放大？随着一种基于化学放大的 DUV 波长光刻胶的引入，光刻胶技术发生了一个重大的变化化学放大的意思是对于那些 DNQ 线性酚醛树脂极大的增加它们的敏感性，所有的正性和负性 248nm 的光刻胶都可以化学放大；4.什么是金属化？列举几种金属化工艺金属化是芯片制造过程中在绝缘介质薄膜上淀积金属薄膜以及随后刻印图形以便形成互连金属线和集成电路的孔填充塞的过程金属化工艺包括蒸发、溅射、金属 CVD、铜电镀5.鸟嘴效应在局部氧化工艺过程中，由于氧化层比消耗的硅更厚，所以在氮化物掩膜下的氧化生长将抬高氮化物的边缘，我们称这种现象为鸟嘴效应。
6.SOG、BPSG、FSG、CVD、CMP、RTP 各是什么的缩写？旋涂玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、化学气相淀积、化学机械平坦化、快速热处理2二填空（22 分）1.常见的外延方法：汽相外延（VPE）、液相外延（LPE）、分子束外延（MBE）；2.集成电路封装的 4 个重要功能有：保护芯片以免由环境和传递引起的损坏为芯片的信号输入和输出提供互连成一片芯片的物理支撑散热2.引线键合的方法有：热压键合超声键合热超声球键合4.CVD 的五种类型：化学气相淀积（CVD）、电镀、物理气相淀积（PVD 或濺射）、蒸发、旋涂方法；5.列出 Si/SiO 界面处的四种氧化物电荷：界面陷阱电荷、可移动氧化物电荷、正氧化物陷阱电荷、负氧化物陷阱电荷6 主要的 ESD 控制方法有：防静电的净化间材料.ESD 接地空气电离三 简答（24 分）1.简述光刻的步骤1）气相成底膜处理2）旋转涂胶3）软烘4）对准和曝光5）曝光后烘焙6）显影；在硅片表面光刻胶中产生图形的关键步骤7）坚膜烘焙8）显影后检查2.离子注入的优点有哪些？1）能在很大范围内精确控制注入杂质浓度；2）很好的杂质均匀性；3）通过控制注入过程中离子能量控制杂质的穿透深度，增大拉设计的灵活性；4）产生单一离子束：质量分离技术产生没有沾污的纯离子束不同的杂质能够被选出进行注入；5）低温工艺：注入在中等温度下进行，允许使用不同的光刻胶以及光刻掩膜版；6）注入的离子能穿过薄膜：增大了注入的灵活性；7）无固溶度极限：注入杂质含量不受硅片固溶度限制；33 用铜作为半导体互连主要的挑战有哪些？1）铜很快扩散进氧化硅和硅，这使人担心铜扩散进硅的有源区（如：晶体管的源/漏/栅区）而损坏器件，因为这将引起结或者氧化硅漏电；2）应用常规的等离子体刻蚀工艺，铜不能容易形成图形。
干法刻蚀铜时，在它的化学反应期间不产生挥发性的副产物，而这对于经济的干法刻蚀是必不可少的；3）低温下空气中，铜很快被氧化，而且不会形成保护层阻止铜进一步氧化；4.驻波现象是什么，及如何消除？光刻中一个光波反射和干涉的例子是驻波现象驻波表征入射光波河反射光波之间的干涉，这种干涉引起了随光刻胶厚度变化的不均匀曝光我们把一种抗反射涂层（ARC）直接用于反射材料的表面来减少光刻胶的驻波效应另外，曝光和显影之间的曝光后烘焙能够减小传统 I 线胶驻波条纹宽度5.分别叙述光刻过程中软烘和后烘的作用软烘的作用：1）将硅片上覆盖的光刻胶溶剂去除；2）增强光刻胶的粘附性以便在显影时光刻胶可以很好的粘附；3）缓和在旋转过程中光刻胶膜内产生的应力；4）防止光刻胶沾到设备上；后烘的作用：为了促进关键光刻胶的化学反应，对 CA DUV 光刻胶进行后烘是必需的对于基于 DNQ 化学成分的常规 I 线胶，进行后烘的目的是提高光刻胶的粘附性并减少驻波6.什么是光学临近修正？有什么优点？光学临近修正：引入可选择的图象尺寸偏差到掩膜版图形上，来补偿光学临近效应，这被称为光学临近修正；原因：特征尺寸的均匀性对实现高性能集成电路非常关键，特别是在晶体管栅区，这里线宽变化将影响器件的速度。
由于投影掩膜版上距离很近结构间的光衍射和干涉引起光学临近效应，光刻图象的线宽受附近结构影响密集成组的线条将光刻出与孤立线条不同的尺寸，尽管投影掩膜版上两者具有相同的线宽尺寸；四 问答题（24 分）1简述亚 0.25 微米 CMOS 制作步骤？1）双阱工艺；2）浅槽隔离工艺；3）多晶硅栅结构工艺；4）轻掺杂漏注入工艺；5）侧墙的形成；6）源漏注入工艺；7）接触孔的形成；8）局部互连工艺；9）通孔 1 和金属塞 1 的形成；10）金属 1 互连的形成；11）通孔 2 和金属塞 2 的形成；12）金属 2 互连的形成；13）制作金属 3 直到制作压点及合金；14）参数测试42.什么是溅射？它的优点是什么？溅射是物理气相淀积形式之一，是一个物理过程，在溅射过程中高能粒子撞击具有高纯度的靶材料固体平板，按物理过程撞击出原子，这些被撞击出的原子穿过真空，最后淀积在硅片上优点：1）、具有淀积并保持复杂合金原组分的能力2）、能够淀积高温熔化和难熔金属3）、能够在直径为 200 毫米或更大的硅片上控制淀积均匀薄膜4）、具有多腔集成设备，能够在淀积金属前清除硅片表面沾污和本身的氧化层3什么是 LOCOS?？STI？后者在哪些方面优于前者？LOCOS 即 局域氧化工艺，为传统 0.25m 工艺以上的器件隔离方法。
鸟嘴效应”是 LOCOS 氧化工艺中不受欢迎的副产物STI 即浅槽隔离，是在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工艺，这一方法在制作亚 0.25m 器件时尤其有效STI 技术中的主要绝缘材料是淀积氧化物，选择氧化利用掩膜来完成，通常是氮化硅掩膜经过淀积，图形化，刻蚀后形成槽在掩膜图形暴露的区域，热氧化 150200的氧化层之后，才能蚀形成硅槽这种热生长的氧化物使硅表面钝化，并且可以使槽填充的淀积氧化物与硅互相隔离它还能作为有效的阻挡层，避免器件中的侧墙漏电流产生4解释方块电阻及四探针法测量方块电阻的原理RLSLwdRLd，R就是方块电阻，它仅与扩散层厚度和平均电阻率有关四探针法测量方块电阻的原理：四根探针和四个针尖都保持在一条直线上，并以等压力压在半导体样品表面上，两个外探针为电流探针，由稳压电源供电，使被测区域通过一定的电流，并相应有一个电场分布，两个内探针为电位探针，测量这两个探针之间的电位差RCVI，这就是方块电阻的测量公式五描述双大马士革法铜金属化基本工艺流程12 分）大马士革工艺:通过在层间介质刻蚀孔和槽,即为每一金属层产生通孔又产生引线,然后淀积铜进入刻蚀好的图形,应用化学机械平坦化去掉额外的铜.(避免铜的刻蚀):运用大马士革工艺，不需要金属刻蚀确定线宽和间隔，而需要介质刻蚀，其步骤如下：1）SIO2 的沉积，用 PECVD 沉积内层氧化硅到希望的厚度，这里没有关键的间隙填充，因此 PECVD 是可接受的2）SIN 刻蚀阻挡层沉积，厚 250A 的 SIN 刻蚀阻挡层被沉积在内层氧化硅上，SIN 需要致密，没有针孔，因此使用 HDPPCVD3）确定通孔图形和刻蚀，光刻确定图形、干法刻蚀通孔窗口进入 SIN 中，刻蚀完成后去掉光刻胶4）沉积保留介质的 SIO2，为保留层间介质，PECVD 氧化硅沉积5）确定互连图形，光刻确定氧化硅槽图形，带胶；在确定图形之前将通孔窗口放在槽里6）刻蚀互连槽和通孔，在层间介质氧化硅中干法刻蚀沟道，停止在 SIN 层中的开口继续刻蚀形成通孔窗口57）沉积阻挡层金属，在槽和通孔的底部及侧壁用闻子化的 PVD 沉积钽和氮化钽扩散层8）沉积铜种子层，用 CVD 沉积连续的铜种子层，种子层必须是均匀的并且没有针孔9）沉积铜填充，用电化学沉积沉积铜填充，即填充通孔窗口也填充槽10）用 CMP 清除额外的铜，用他学机械平坦清除额外的铜这一过程平坦化了表面并为下道工序做了准备，最后的表面是一个金属镶嵌在介质内、形成电路的平面结构6。