半導(dǎo)體工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及其芯片制造技術(shù)問(wèn)答規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案(全)

1、H常用術(shù)語(yǔ)翻譯active regi on 有源區(qū)2.active component有源器件3.Anneal 退火4.atmos pheric p ressure CVD (AP CVD)常壓化學(xué)氣相淀積5.BE0L （生產(chǎn)線）后端工序6.BiCM0S雙極 CMOS7.bo ndi ng wire焊線，引線8.B PSG硼磷硅玻璃9.cha nn el le ngth溝道長(zhǎng)度1O.chemical vapor dep ositi on (CVD)化學(xué)氣相淀積11.chemical mecha ni cal plan arizati on (CMP)化學(xué)機(jī)械平坦化12.damascene大馬士

2、革工藝13.de position淀積.diffusion擴(kuò)散15.d opant concen trati on摻雜濃度16.dry oxidati on干法氧化17.e pitaxial layer外延層18.etch rate刻蝕速率19.fabricati on制造2O.gate oxide柵氧化硅21.IC reliability集成電路可靠性層間介質(zhì)(ILD)22.i nterlayer dielectric23.ion implan ter離子注入機(jī)24.mag netro n spu tteri ng磁控濺射25. metalorganic CVD(MOCVD)金屬有機(jī)化學(xué)氣相

3、淀積26. pc board 印刷電路板27. p lasma en ha need CVD( PECVD) 等離子體增強(qiáng) CVD28. polish 拋光29. RF sp utteri ng 射頻濺射30.silic on on in sulator絕緣體上硅(SOI)第一章1. 什么叫集成電路？寫(xiě)出集成電路發(fā)展的五個(gè)時(shí)代及晶體管的數(shù) 量？(15分)芯片/元件數(shù)產(chǎn)業(yè)周期集成電路：將多個(gè)電子元件集成在一塊襯底上，完成一定的電路或系統(tǒng)功能。 集成電路無(wú)集成11960年前小規(guī)模(SSI)2到5020世紀(jì)60年代前期中規(guī)模(MSI)50到 500020世紀(jì)60年代到70年代前期大規(guī)模(LSI)50

4、00到10萬(wàn)20世紀(jì)70年代前期到后期超大規(guī)模(VLSI) 10萬(wàn)到100萬(wàn)20世紀(jì)70年代后期到80年代后期甚大規(guī)模(ULSI)大于100萬(wàn)20世紀(jì)90年代后期到現(xiàn)在2.寫(xiě)出IC制造的5個(gè)步驟？(15 分)Wafer prep aratio n（硅片準(zhǔn)備）硅片制造） 硅片測(cè)試和揀選）Wafer fabricati on （Wafer test/sort （Assembly and packaging （ 裝配和圭寸裝）Fi nal test（終測(cè)）3. 寫(xiě)出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向？什么是摩爾定律？ （15分）發(fā)展方向：提高芯片性能一一提升速度（關(guān)鍵尺寸降低，集成度提高，研發(fā)采用新材料），降低功耗

5、。 提高芯片可靠性一一嚴(yán)格控制污染。降低成本一一線寬降低、晶片直徑增加。摩爾定律指：IC的集成度將每隔一年翻一番。1975年被修改為：IC的集成度將每隔一年半翻一番。4.什么是特征尺寸CD ? （10分）最小特征尺寸，稱(chēng)為關(guān)鍵尺寸（Critical Dimension ，CD CD常用于衡量工藝難易的標(biāo)志。5. 什么是 More moore 定律和 More than Moore 定律？ （10 分）More Moore”指的是芯片特征尺寸的不斷縮小。從幾何學(xué)角度指的是為了提高密度、性能和可靠性在晶圓水平和垂直方向上的特征尺寸的繼 續(xù)縮小。與此關(guān)聯(lián)的3D吉構(gòu)改善等非幾何學(xué)工藝技術(shù)和新材料的運(yùn)用

6、來(lái)影響晶圓的 電性能。More Tha n Moore ”指的是用各種方法給最終用戶提供附加價(jià)值，不一定要縮小 特征尺寸如從系統(tǒng)組件級(jí)向3D集成或精確的封裝級(jí)（SiP）或芯片級(jí)（SoC）轉(zhuǎn)移。6. 名詞解釋?zhuān)篽igh-k; low-k; Fabless; Fablite; IDM;Foundry;Chipless（20 分）high-k :高介電常數(shù)。low-k :低介電常數(shù)。Fabless : IC設(shè)計(jì)公司，只設(shè)計(jì)不生產(chǎn)。Fablite :輕晶片廠，有少量晶圓制造廠的IC公司。,從晶圓之IDM：集成器件制造商（IDM-Integrated Device Manufactory Co.）設(shè)計(jì)、

7、制造到以自有品牌行銷(xiāo)全球皆一手包辦。Foundry:標(biāo)準(zhǔn)工藝加工廠或稱(chēng)專(zhuān)業(yè)代工廠商。Chipless :既不生產(chǎn)也不設(shè)計(jì)芯片，而是設(shè)計(jì)IP內(nèi)核，授權(quán)給半導(dǎo)體公司使用。7. 例舉出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的8種不同職業(yè) 并簡(jiǎn)要描述.（15分）1. 硅片制造技師：負(fù)責(zé)操作硅片制造設(shè)備。一些設(shè)備維護(hù)以及工藝和設(shè)備的基本 故障查詢。2. 設(shè)備技師：查詢故障并維護(hù)先進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)，保證在硅片制造過(guò)程中設(shè)備能正確 運(yùn)行。3. 設(shè)備工程師：從事確定設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化硅片生產(chǎn)的設(shè)備性能。4. 工藝工程師：分析制造工藝和設(shè)備的性能以確定優(yōu)化參數(shù)設(shè)置。5. 實(shí)驗(yàn)室技師：從事開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室工作，建立并進(jìn)行試驗(yàn)。6:成品率/失效分析技師：

8、從事與缺陷分析相關(guān)的工作，如準(zhǔn)備待分析的材料并 操作分析設(shè)備以確定在硅片制造過(guò)程中引起問(wèn)題的根源。7. 成品率提高工程師：收集并分析成品率及測(cè)試數(shù)據(jù)以提高硅片制造性能。為硅片制造廠的化學(xué)材料、凈化空氣及常用設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施提供8. 設(shè)施工程師：工程設(shè)計(jì)支持。第二章半導(dǎo)體材料特性第五章半導(dǎo)體制造中的化學(xué)品 第六章 硅片制造中的玷污控制1.最通常的半導(dǎo)體材料是什么？該材料使用最普遍的原因是什 么？（第二章）（10分） 答：最通常的半導(dǎo)體材料是硅。原因：1.硅的豐裕度；2.更高的融化溫 度允許更高的工藝容限3更寬的工作溫度范圍;4.氧化硅的自然生成.2. 砷化鎵相對(duì)于硅的優(yōu)點(diǎn)是什么？（第二章）（5 分

9、） 答：砷化鎵具有比硅更高的電子遷移率， 因此多數(shù)載流子也移動(dòng)得比 硅中的更快。砷化鎵也有減小寄生電容和信號(hào)損耗的特性。 這些特性使得集成電路的速度比由硅制成的電路更快。GaAs器件增進(jìn)的信號(hào) 速度允許它們?cè)谕ㄐ畔到y(tǒng)中響應(yīng)高頻微波信號(hào)并精確地把它們轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)。硅基半導(dǎo)體速度太慢以至于不能響應(yīng)微波頻率。 砷化鎵的 材料電阻率更大，這使得砷化鎵襯底上制造的半導(dǎo)體器件之間很容易 實(shí)現(xiàn)隔離，不會(huì)產(chǎn)生電學(xué)性能的損失。3. 描述在硅片廠中使用的去離子水的概念。（第五章）（5分） 答：去離子水：在半導(dǎo)體制造過(guò)程中廣泛使用的溶劑，在它里面沒(méi)有 任何導(dǎo)電的離子。DI Water的PH值為7,既不是酸也不是堿

10、，是中 性的。它能夠溶解其他物質(zhì)，包括許多離子化合物和供價(jià)化合物。當(dāng) 水分子（H20）溶解離子化合物時(shí)，它們通過(guò)克服離子間離子鍵使離 子分離，然后包圍離子，最后擴(kuò)散到液體中。4. 例舉出硅片廠中使用的五種通用氣體。（第五章）（5分） 答：氧氣（02）、氬氣（Ar）、氮?dú)猓∟2）、氫氣（H2）和氦氣（He）5.對(duì)凈化間做一般性描述。（第六章）（10分） 答：凈化間是硅片制造設(shè)備與外部環(huán)境隔離，免受諸如顆粒、金屬、 有機(jī)分子和靜電釋放（ESD）的玷污。一般來(lái)講，那意味著這些玷污 在最先進(jìn)測(cè)試儀器的檢測(cè)水平范圍內(nèi)都檢測(cè)不到。 凈化間還意味著遵 循廣泛的規(guī)程和實(shí)踐，以確保用于半導(dǎo)體制造的硅片生產(chǎn)設(shè)施免

11、受玷 污。6. 什么是硅片的自然氧化層？由自然氧化層引起的三種問(wèn)題是什 么？（第六章）（10分） 答：自然氧化層：如果曝露于室溫下的空氣或含溶解氧的去離子水中, 硅片的表面將被氧化。這一薄氧化層稱(chēng)為自然氧化層。硅片上最初的自然氧化層生長(zhǎng)始于潮濕，當(dāng)硅片表面暴露在空氣中時(shí)，一秒鐘內(nèi)就 有幾十層水分子吸附在硅片上并滲透到硅表面，這引起硅表面甚至在 室溫下就發(fā)生氧化。自然氧化層引起的問(wèn)題是：將妨礙其他工藝步驟，如硅片上單晶薄膜的生長(zhǎng)和超薄氧化層的生長(zhǎng)。另一個(gè)問(wèn)題在 于金屬導(dǎo)體的接觸區(qū)，如果有氧化層的存在，將增加接觸電阻，減少 甚至可能阻止電流流過(guò)。對(duì)半導(dǎo)體性能和可靠性有很大的影響7. 例舉硅片制造廠

12、房中的 7種玷污源。（第六章）（10分） 答：硅片制造廠房中的七中沾污源：（1）空氣:凈化級(jí)別標(biāo)定了凈化 間的空氣質(zhì)量級(jí)別，它是由凈化室空氣中的顆粒尺寸和密度表征的;（2）人:人是顆粒的產(chǎn)生者，人員持續(xù)不斷的進(jìn)出凈化間，是凈化間 沾污的最大來(lái)源；（3）廠房:為了是半導(dǎo)體制造在一個(gè)超潔凈的環(huán)境中進(jìn)行，有必要采用系統(tǒng)方法來(lái)控制凈化間區(qū)域的輸入和輸出；（4） 水:需要大量高質(zhì)量、超純?nèi)ルx子水，城市用水含有大量的沾污以致不能用于硅片生產(chǎn)。去離子水是硅片生產(chǎn)中用得最多的化學(xué)品（5） 工藝用化學(xué)品：為了保證成功的器件成品率和性能，半導(dǎo)體工藝所用 的液態(tài)化學(xué)品必須不含沾污；（6）工藝氣體:氣體流經(jīng)提純器和氣

13、體 過(guò)濾器以去除雜質(zhì)和顆粒；（7）生產(chǎn)設(shè)備:用來(lái)制造半導(dǎo)體硅片的生 產(chǎn)設(shè)備是硅片生產(chǎn)中最大的顆粒來(lái)源。8. 解釋空氣質(zhì)量?jī)艋?jí)別。（第六章）（5分） 答：凈化級(jí)別標(biāo)定了凈化間的空氣質(zhì)量級(jí)別， 它是由凈化室空氣中的 顆粒尺寸和密度表征的。這一數(shù)字描繪了要怎樣控制顆粒以減少顆粒玷污。凈化級(jí)別起源于美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)2009.如果凈化間級(jí)別僅用顆粒數(shù)來(lái)說(shuō)明，例如1級(jí)凈化間，則只接受1個(gè)0.5um的顆粒。這意味著 每立方英尺中尺寸等于或大于 0.5um的顆粒最多允許一個(gè)。9. 描述凈化間的舞廳式布局。（第六章）（10分） 答：凈化間的舞廳式布局為大的制造間具有 10000級(jí)的級(jí)別，層流工 作臺(tái)則提供一個(gè)10

14、0級(jí)的生產(chǎn)環(huán)境。10.解釋水的去離子化。在什么電阻率級(jí)別下水被認(rèn)為已經(jīng)去離子 化？（第六章）（10分） 答：用以制造去離子水的去離子化過(guò)程是指， 用特制的離子交換樹(shù)脂 去除電活性鹽類(lèi)的離子。18M Q -cm電阻率級(jí)別下水被認(rèn)為已經(jīng)去離 子化。11.描述RCA清洗工藝。（第六章）（10分） 答：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)濕法清洗工藝稱(chēng)為 RCA清洗工藝，由美國(guó)無(wú)線電公司（RCA）于20世紀(jì)60年代提出。RCA濕法清洗由一系列有序的浸 入兩種不同的化學(xué)溶液組成：1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗液（SC-1）和2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清 洗液（SC-2）。SC-1的化學(xué)配料為NH4OH/H2O2/H2O這三種化學(xué)物 按1:1:5到1: 2: 7的配比

15、混合，它是堿性溶液，能去除顆粒和有機(jī)物質(zhì)，SC-1濕法清洗主要通過(guò)氧化顆?；螂妼W(xué)排斥起作用。SC-2的 組分是HCL/H2O2/H2O,按1: 1: 6到1: 2: 8的配比混合，用于去 除硅片表面的金屬。改進(jìn)后的 RCA清洗可在低溫下進(jìn)行，甚至低到 45攝氏度12.例出典型的硅片濕法清洗順序。（第六章）（10分）硅片清洗步驟：（1）H2SO4/H2O2（piranha）:有機(jī)物和金屬；（2）UPW 清 洗（超純水）：清洗；（3）HF/H2O （稀HF）:自然氧化層；UPW清洗:清洗；（5）NH4OH/H2O2/H2O（SC-1）:顆粒；（6）UPW 清洗：清洗;(7)HF/H2O:自然氧化層

16、；(8)UPW 清洗:清洗；(9)HCL/H2O2/H2O(SC-2):金屬；（10）UPW清洗:清洗；（11）HF/H2O:自然氧化層；（12）UPW清洗: 清洗；（13）干燥:干燥第三章器件技術(shù)基礎(chǔ)1. 按構(gòu)成集成電路基礎(chǔ)的晶體管分類(lèi)可以將集成電路分為哪些類(lèi)型？每種類(lèi)型各有什么特征？ （40分）答：分為三種，雙極集成電路，MOS集成電路，雙極-MOS（ BiMOS ）集成電路。 雙極集成電路：采用的有源器件是雙極晶體管，特點(diǎn)：速度高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，但 功耗大，集成能力低。MOS集成電路：采用的有源器件是MOS晶體管，特點(diǎn)：輸入阻抗高，抗干擾能 力強(qiáng)，功耗小，集成度高。雙極-MOS（ BiMO

17、S ）集成電路：同時(shí)包含雙極和 MOS晶體管，特點(diǎn)：綜合了 速度高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，集成度高的優(yōu)點(diǎn)，但制造工藝復(fù) 雜。2.什么是無(wú)源元件？例舉出兩個(gè)無(wú)源元件的例子。什么是有源元件？例舉出兩個(gè)有源元件的例子。（30分）答：無(wú)源元件：在不需要外加電源的條件下，就可以顯示其特性的電子元件。這 些元件無(wú)論如何和電源相連，都可以傳輸電流。如電阻，電容。有源元件：內(nèi)部有電源存在，不需要能量的來(lái)源而實(shí)行它特定的功能， 而且可以 控制電流方向，可放大信號(hào)。如二極管，晶體管。3.什么是CMOS技術(shù)？什么是 ASIC ? （ 30分答：CMOS （互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)：將成對(duì)的金屬氧化物

18、半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)晶體管（MOSFET集成在一塊硅片上。使集成電路有功耗低，工作電壓范圍寬, 邏輯擺幅大，使電路抗干擾能力強(qiáng)，隔離柵結(jié)構(gòu)使CMO器件的輸入電阻極大，從而使CMO期間驅(qū)動(dòng)同類(lèi)邏輯門(mén)的能力比其他系列強(qiáng)得多。Circuits ）專(zhuān)用集成電路，是指應(yīng) 制造的集成電路。優(yōu)點(diǎn)是：體積小, 保密性好，大批量應(yīng)用時(shí)顯著降A(chǔ)SIC:（ App licati on Sp ecific In tegrated 特定用戶要求或特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、 重量輕，功耗低，可靠性好，易于獲得高性能， 低成本。第四章硅和硅片制備1.例舉得到半導(dǎo)體級(jí)硅的三個(gè)步驟。半導(dǎo)體級(jí)硅的純度能達(dá)到多 少？ （ 50分）第一步

19、：用碳加熱硅石來(lái)制備冶金級(jí)硅第二步：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將冶金級(jí)硅提純以生成三氯硅烷第三步：利用西門(mén)子方法，通過(guò)三氯硅烷和氫氣反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)半導(dǎo)體級(jí)硅純度能達(dá)到99.99999999%30分）2. 將圓柱形的單晶硅錠制備成硅片需要哪些工藝流程？（ 整形處理，切片，磨片和倒角，刻蝕，拋光，清洗，硅片評(píng)估，包3. 什么是外延層？為什么硅片上要使用外延層？（20分）外延層是指在硅的外延中以硅基片為籽晶生長(zhǎng)一薄膜層，新的外延層會(huì)復(fù)制硅片的晶體結(jié) 構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)比原硅片更加規(guī)則。外延為器件設(shè)計(jì)者在優(yōu)化器件性能方面提供了很大的靈活 性，例如可以控制外延層摻雜厚度、濃度、輪廓，而這些因素與硅片襯底無(wú)關(guān)的，這種控制 可以通

20、過(guò)外延生長(zhǎng)過(guò)程中的摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)。外延層還可以減少CMOS器件中的閂鎖效應(yīng)。第七章測(cè)量學(xué)和缺陷檢查第八章 中的氣體控制 章裝配與封裝第十九章硅片測(cè)試工藝腔第二十1.給出半導(dǎo)體質(zhì)量測(cè)量的定義。例出在集成電路制造中12種不同的質(zhì)量測(cè)量（第七章）（10分）半導(dǎo)體質(zhì)量測(cè)量定義了硅片制造的規(guī)范要求， 以確保滿足器件的性能和可靠性。集成電路制造中的12種不同的質(zhì)量測(cè)量：1.膜厚2.方塊電阻3.膜應(yīng)力4.折射率5.摻雜濃度6.無(wú)圖形表面缺陷7.有圖形表面缺陷8.關(guān)鍵尺寸9.臺(tái)階覆蓋10.套刻標(biāo)記11.電容-電壓特性12.接觸的角度2.硅片關(guān)鍵尺寸測(cè)量的主要工具是什么？（第七章）（5分）硅片關(guān)鍵尺寸測(cè)量的主要工具

21、是掃描電子顯微鏡（SEM），它能放大10萬(wàn)到30萬(wàn)倍，這明顯高于光學(xué)顯微鏡，用掃描電子顯微鏡觀測(cè)硅片的橫截面部分能提供缺陷的信息，常與其他分析技術(shù)結(jié)合使用，如EDX 或 FIB。3.解釋投射電子能顯微鏡。（第七章）（10分）TEM把加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的電子碰撞而電子與樣品中的原子的碰撞而改變方向， 從而產(chǎn)生立體角散射，散射角的大小與樣品的密度、厚度有關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。TEM是惟一定量測(cè)量硅片上一些非常小特征尺寸的測(cè) 量工具4. 例出并描述4種真空范圍。（第八章）（5 分） 四種真空范圍：（1）低級(jí)真空：氣流主要是由分子間碰撞產(chǎn)生的（也 稱(chēng)滯留），

22、壓強(qiáng)高得足以機(jī)械型壓力測(cè)量?jī)x測(cè)量。（2）中級(jí)真空:范圍 是1托到10e-3托。（3）高級(jí)真空:氣體分子間很少有碰撞。（4）超高 級(jí)真空:是高級(jí)真空的延伸，通過(guò)對(duì)真空腔的設(shè)計(jì)和材料的嚴(yán)格控制 盡量減少不需要的氣體成分。5. 給出使用初級(jí)泵和真空泵的理由。（第八章）（5 分） 答：當(dāng)真空里的壓強(qiáng)減低時(shí)，氣體分子間的空間加大了，這成為氣體流過(guò)系統(tǒng)及在工藝腔內(nèi)產(chǎn)生等離子體的重要因素。而初級(jí)泵可以去除 腔內(nèi)99.99%的原始空氣或其他成分，高級(jí)真空泵用來(lái)獲得壓力范圍 10e-3托到10e-9托的高級(jí)和超高級(jí)真空。6.例舉并描述IC生產(chǎn)過(guò)程中的5種不同電學(xué)測(cè)試。（第十九章）（5 分） 答：IC生產(chǎn)過(guò)程中的

23、5種不同電學(xué)測(cè)試：（1） IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證:描述、調(diào) 試和檢驗(yàn)新的芯片設(shè)計(jì)，保證符合規(guī)格要求，是在生產(chǎn)前進(jìn)行的。（2） 在線參數(shù)測(cè)試：為了監(jiān)控工藝，在制作過(guò)程的早期（前端）進(jìn)行的產(chǎn) 品工藝檢驗(yàn)測(cè)試。在硅片制造過(guò)程中進(jìn)行。（3）硅片揀選測(cè)試（探針）： 產(chǎn)品功能測(cè)試，驗(yàn)證每一個(gè)芯片是否符合產(chǎn)品規(guī)格。 在硅片制造后進(jìn) 行。（4）可靠性:集成電路加電并在高溫下測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)早期失效（有時(shí)候，也在在線參數(shù)測(cè)試中進(jìn)行硅片級(jí)的可靠性測(cè)試）。在封裝的IC進(jìn)行。（5）終測(cè):使用產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行的產(chǎn)品功能測(cè)試。在封裝的IC進(jìn) 行。7.例舉并解釋5個(gè)進(jìn)行在線參數(shù)測(cè)試的理由。（第十九章）（5分） 答：五個(gè)進(jìn)行在線參數(shù)測(cè)試的理由

24、為： 鑒別工藝問(wèn)題：硅片制造過(guò) 程中工藝問(wèn)題的早期鑒定（而不是等到已經(jīng)完成了硅片制造才發(fā)現(xiàn)有 問(wèn)題進(jìn)行測(cè)試。（2）通過(guò)/失效標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)通過(guò)/失效標(biāo)準(zhǔn)決定硅片是否 繼續(xù)后面的制造程序。（3）數(shù)據(jù)收集：為了改進(jìn)工藝，收集硅片數(shù)據(jù) 以評(píng)估工藝傾向（如溝道長(zhǎng)度的改變）。（4）特殊測(cè)試:在需要的時(shí)候 評(píng)估特殊性能參數(shù)（如特殊客戶需求）。（5）硅片級(jí)可靠性：需要確定 可靠性與工藝條件的聯(lián)系時(shí)，進(jìn)行隨機(jī)的硅片級(jí)可靠性測(cè)試8. 什么是IC可靠性？什么是老化測(cè)試？（第十九章）（10分）IC可靠性是指器件在其預(yù)期壽命內(nèi)，在其使用環(huán)境中正常工作的概 率，換句話說(shuō)就是集成電路能正常使用多長(zhǎng)時(shí)間。 老化測(cè)試在很苛刻 的

25、環(huán)境中（如吧溫度提高到 85C，提高偏置電壓）給芯片加電并測(cè) 試，使不耐用的器件失效，從而避免它們被交給客戶），這種測(cè)試能 夠產(chǎn)生更可靠的集成電路，但往往需要長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，十幾甚至數(shù)百 小時(shí)，這是一種費(fèi)錢(qián)耗時(shí)的工作 9.例舉在線參數(shù)測(cè)試的 4個(gè)主要子系統(tǒng)。（第十九章）（5分） 在線參數(shù)測(cè)試的4個(gè)主要子系統(tǒng)為：（1）探針卡接口 ：是自動(dòng)測(cè)試儀 與待測(cè)器件之間的接口。 （2）硅片定位:為測(cè)試硅片，首先要確與探 針接觸的硅片的探針儀位置。（3）測(cè)試儀器：高級(jí)集成電路需要能夠 在測(cè)試結(jié)構(gòu)上快速、準(zhǔn)確、重復(fù)地測(cè)量亞微安級(jí)電流和微法級(jí)電容的 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，它控制測(cè)試過(guò)程（4）作為網(wǎng)絡(luò)主機(jī)或客戶機(jī)的計(jì)算 機(jī)

26、:指導(dǎo)測(cè)試系統(tǒng)操作的計(jì)算機(jī)包括測(cè)試軟件算法、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、 用于硅片定位的探查控制軟件、測(cè)試數(shù)據(jù)的保存和控制、系統(tǒng)校準(zhǔn)和 故障診斷。10. 例舉并描述硅片揀選測(cè)試中的三種典型電學(xué)測(cè)試（第十九章）（5 分） 硅片揀選測(cè)試中的三種典型電學(xué)測(cè)試：（1） DC測(cè)試:第一電學(xué)測(cè)試是 確保探針和壓焊點(diǎn)之間良好電學(xué)接觸的連接性檢查。 這項(xiàng)檢查保證了 技術(shù)員的測(cè)試儀安裝正常。（2）輸出檢查:硅片挑選測(cè)試用來(lái)測(cè)試輸1”或出信號(hào)以檢驗(yàn)芯片性能。主要驗(yàn)證輸出顯示的位電平（邏輯“ 高電平，邏輯“ 0”或低電平），是否和預(yù)期的一致。（3）功能測(cè)試： 功能測(cè)試檢驗(yàn)芯片是否按照產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范的要求工作。功能測(cè)試軟件 程序測(cè)試

27、芯片的所有方面，它將二進(jìn)制測(cè)試圖形加入被測(cè)器件并驗(yàn)證 其輸出的正確性。11. 什么是印刷電路板（第二十章）（5 分） 印刷電路板（PCB）又稱(chēng)為底板或載體，用焊料將載有芯片的集成電 路塊粘貼在板上的電路互連，同時(shí)使用連接作為其余產(chǎn)品的電子子系 統(tǒng)的接口。12. 例舉出傳統(tǒng)裝配的4個(gè)步驟。（第二十章）（5分）傳統(tǒng)裝配的4個(gè)步驟：1.背面減薄2分片3裝架;4.引線鍵合13. 例舉出兩種最廣泛使用的集成電路圭寸裝材料。（第二十章）（ 分） 兩種最廣泛使用的集成電路封裝材料是塑料封裝和陶瓷封裝14. 例舉并描述6種不同的塑料封裝形式。陶瓷封裝的兩種主要封 裝方法是什么？（第二十章）（10分） 答：6種

28、不同的塑料封裝形式：（1）雙列直插封裝（DIP）:典型有兩 列插孔式管腳向下彎，穿過(guò)電路板上的孔。（2）單列直插封裝（SIP）: 是DIP的替代品，用以減小集成電路組件本體所占據(jù)電路板的空間。（3）薄小型封裝（TSOP）:廣泛用于存儲(chǔ)器和智能卡具有鷗翼型表面貼裝技術(shù)的管腳沿兩邊粘貼在電路板上相應(yīng)的壓點(diǎn)。（4）西邊形扁 平封裝（QFP）:是一種在外殼四邊都有高密度分布的管腳表面貼裝組 件。（5）具有J性管腳的塑封電極芯片載體（PLCC） （6）無(wú)引線芯 片載體（LCC）:是一種電極被管殼周?chē)饋?lái)以保持低刨面的封裝 形式 15 .例舉出7種先進(jìn)封裝技術(shù)。（第二十章）（10分） 7種先進(jìn)封裝技術(shù)包

29、括：（1）倒裝芯片：將芯片的有源面（具有表面鍵 合壓點(diǎn)）面向基座的粘貼封裝技術(shù)。（2）球柵陣列（BGA）:與針柵 陣列有相似的封裝設(shè)計(jì)，有陶瓷或塑料的基座構(gòu)成基座具有用于連接 基座與電路板的共晶Sn/Pb焊料球的面陣列。（3）板上芯片（COB）:被開(kāi)發(fā)以集成電路芯片直接固定到具有其它SMT和PIH組件的基座上，又被稱(chēng)為直接芯片粘貼。（4）卷帶式自動(dòng)鍵合（TAB）:是一種I/O封裝方式，它使用塑料袋作為新片載體。（5）多芯片模塊（MCM ）: 是一種將幾個(gè)芯片固定在同意基座上的封裝形式。（6）芯片尺寸封裝（CSP）: 般定義是小于芯片占地面積 1.2倍的集成電路封裝形式。（7）圓片級(jí)封裝：是第一

30、級(jí)互聯(lián)和在劃片前硅片上的封裝I/O端得形 成。第九章集成電路制造工藝概括1 .例舉出芯片廠中6個(gè)不同的生產(chǎn)區(qū)域并對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域做簡(jiǎn) 單描述。（20 分） 答：芯片廠中通常分為擴(kuò)散區(qū)、光刻區(qū)、刻蝕區(qū)、離子注入?yún)^(qū)、薄 膜生長(zhǎng)區(qū)和拋光區(qū)6個(gè)生產(chǎn)區(qū)域:擴(kuò)散區(qū)是進(jìn)行高溫工藝及薄膜積淀的區(qū)域，主要設(shè)備是高溫爐和 濕法清洗設(shè)備;光刻區(qū)是芯片制造的心臟區(qū)域，使用黃色熒光管照明，目的是將 電路圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上; 刻蝕工藝是在硅片上沒(méi)有光刻膠保護(hù)的地方留下永久的圖形; 離子注入是用高壓和磁場(chǎng)來(lái)控制和加速帶著要摻雜的雜質(zhì)的氣 體；高能雜質(zhì)離子穿透涂膠硅片的表面，形成目標(biāo)硅片; 薄膜生長(zhǎng)主要負(fù)責(zé)生

31、產(chǎn)各個(gè)步驟中的介質(zhì)層與金屬層的淀積。 拋光，即CMP（化學(xué)機(jī)械平坦化）工藝的目的是使硅片表面平坦 化。2 .離子注入前一般需要先生長(zhǎng)氧化層，其目的是什么？ （10分） 答：氧化層保護(hù)表面免污染，免注入損傷，控制注入溫度。3 .離子注入后為什么要進(jìn)行退火？ （10分） 答：推進(jìn)，激活雜質(zhì)，修復(fù)損傷。4 .光刻和刻蝕的目的是什么？（20 分） 答：光刻的目的是將電路圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上, 而刻蝕的目的是在硅片上無(wú)光刻膠保護(hù)的地方留下永久的圖形。將圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面。5. 為什么要采用LDD工藝？它是如何減小溝道漏電流的？（ 10分）答：溝道長(zhǎng)度的縮短增加了源漏穿通的可能性，將引起不需

32、要的漏 電流，所以需要采用 LDD工藝。輕摻雜漏注入使砷和 BF2這些較大質(zhì)量的摻雜材料使硅片的上表面成為非晶態(tài)。大質(zhì)量材料和表面非 晶態(tài)的結(jié)合有助于維持淺結(jié)，從而減少源漏間的溝道漏電流效應(yīng)。6. 為什么晶體管柵結(jié)構(gòu)的形成是非常關(guān)鍵的工藝？更小的柵長(zhǎng)會(huì) 引發(fā)什么問(wèn)題？（ 10 分） 答:因?yàn)樗俗畋〉臇叛趸瘜拥臒嵘L(zhǎng)以及多晶硅柵的刻印和多晶硅刻蝕，而后者是整個(gè)集成電路工藝中物理尺度最小的結(jié)構(gòu)。柵的寬度通常是整個(gè)硅片上最關(guān)鍵的CD線寬。隨著柵的寬度不斷減少，柵結(jié)構(gòu) （源漏間的硅區(qū)域）下的溝道長(zhǎng)度 也不斷減少。晶體管中溝道長(zhǎng)度的減少增加了源漏間電荷穿通的可 能性，并引起了不希望的溝道漏電流。7

33、、描述金屬?gòu)?fù)合層中用到的材料？（10分） 答：采用三明治金屬結(jié)構(gòu)，包括:（1）淀積Ti，使鎢塞和下一層金屬良好鍵合，層間介質(zhì)良好鍵合;（2） AI,Au合金，加入銅抗電遷移;（3）TiN作為下一次光刻的抗反射層;（10 分）& STI隔離技術(shù)中，為什么采用干法離子刻蝕形成槽?答：采用干法刻蝕，是為了保證深寬比。章氧化1. 二氧化硅薄膜在集成電路中具有怎樣的應(yīng)用？（15分） 器件保護(hù)（避免劃傷和污染），因 sio2致密； 表面鈍化（飽和懸掛鍵，降低界面態(tài)；需一定厚度，降低漏電流等）； 用作絕緣介質(zhì)和隔離（LOCOS,STI女口：隔離（如場(chǎng)氧，需要一定的厚度）、 絕緣柵（膜厚均勻，無(wú)電荷和

34、雜質(zhì)，需干氧氧化）、多層布線絕緣層、電容介 質(zhì)等； 選擇性擴(kuò)散摻雜的掩膜2. 說(shuō)明水汽氧化的化學(xué)反應(yīng)，水汽氧化與干氧氧化相比速度是快還 是慢？為什么？（ 15分）化學(xué)反應(yīng)：Si+2H2O->SiO2+2H2水汽氧化與干氧氧化相比速度更快，因?yàn)樗魵獗妊鯕庠诙趸柚袛U(kuò)散更 快、 溶解度更高3. 描述熱氧化過(guò)程。（20分） 干氧：Si + 02 SiO2氧化速度慢，氧化層干燥、致密，均勻性、重復(fù)性好，與光刻膠 的粘附性好 水汽氧化：Si+H20 Si02 （固）+H2（氣）氧化速度快，氧化層疏松，均勻性差，與光刻膠的粘附性差 濕氧：氧氣攜帶水汽，故既有 Si與氧氣反應(yīng)，又有與水汽反應(yīng) 氧化

35、速度、氧化質(zhì)量介于以上兩種方法之間4.影響氧化速度的因素有哪些？（15分）摻雜物、晶體晶向、壓力、溫度、水蒸氣5.例舉并描述熱生長(zhǎng) SiO2 -Si系統(tǒng)中的電荷有哪些？（15分）界面陷阱電荷、可移動(dòng)氧化物電荷6. 立式爐系統(tǒng)的五部分是什么？例舉并簡(jiǎn)單描述（20分）工藝腔、硅片傳輸系統(tǒng)、氣體分配系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)工藝腔是對(duì)硅片加熱的場(chǎng)所，由垂直的石英罩鐘、多區(qū)加熱電阻絲和加熱管套組成硅片傳輸系統(tǒng)在工藝腔中裝卸硅片，自動(dòng)機(jī)械在片架臺(tái)、爐臺(tái)、裝片臺(tái)、冷 卻臺(tái)之間移動(dòng)氣體分配系統(tǒng)通過(guò)將正確的氣體通到爐管中來(lái)維持爐中氣氛控制系統(tǒng)控制爐子所有操作，如工藝時(shí)間和溫度控制、工藝步驟的順序、氣體種類(lèi)、 氣

36、流速率、升降溫速率、裝卸硅片章淀積1什么是薄膜？例舉并描述可接受的薄膜的 8個(gè)特性。（15分）薄膜：指某一維尺寸遠(yuǎn)小于另外兩維上的尺寸的固體物質(zhì)。好的臺(tái)階覆蓋能力、高的深寬比填隙能力（3:1）厚度均勻（避免針孔、缺陷）、高純度和高密度、受控的化學(xué)劑量結(jié)構(gòu)完整和低應(yīng)力、好的粘附性（避免分層、開(kāi)裂致漏電）2例舉并描述薄膜生長(zhǎng)的三個(gè)階段。（10分）（1）晶核形成分離的小膜層形成于襯底表面，是薄膜進(jìn)一步生長(zhǎng)的基礎(chǔ)。（2）凝聚成束形成（Si）島，且島不斷長(zhǎng)大（3）連續(xù)成膜島束匯合并形成固態(tài)的連續(xù)的薄膜 淀積的薄膜可以是單晶（如外延層）、多晶（多晶硅柵）和無(wú)定形（隔離介質(zhì)，金屬膜）的3什么是多層金屬化？它

37、對(duì)芯片加工來(lái)說(shuō)為什么是必需的？（10 分）多層金屬化：用來(lái)連接硅片上高密度器件的金屬層和絕緣層關(guān)鍵層：線條寬度被刻蝕為器件特征尺寸的金屬層。對(duì)于ULSI集成電路而言，特征尺寸的范圍在形成柵的多晶硅、柵氧以及距離硅片表面最近的金屬層。介質(zhì)層層間介質(zhì)（ILD ）ILD - 1:隔離晶體管和互連金屬層；隔離晶體管和表面雜質(zhì)。采用低k介質(zhì)作為層間介質(zhì)，以減小時(shí)間延遲，增加速度。4例舉淀積的5種主要技術(shù)。（10分） a.A PCVD(Atmos phere P ressure Chemical Vapor Dep ositi on) b.L PCVD c.等離子體輔助 CVD : HDPCVD(High

38、-Density Plasma CVD)、P ECVD (P lasma en ha need CVD) d.V PE和金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積 電化學(xué)淀積（ECD ）、化學(xué)鍍層 物理方法：（1） PVD(2) 蒸發(fā)(含 MBE) (3)旋涂(SOG SOD) 5描述CVD反應(yīng)中的8個(gè)步驟（15分）。1）質(zhì)量傳輸2）薄膜先驅(qū)物反應(yīng)3）氣體分子擴(kuò)散4）先驅(qū)物吸附 5）先驅(qū)物擴(kuò)散進(jìn)襯底6）表面反應(yīng)7）副產(chǎn)物解吸8）副產(chǎn)物去除 6例舉高k介質(zhì)和低k介質(zhì)在集成電路工藝中的作用。（10 分）（1）低k介質(zhì)須具備低泄漏電流、低吸水性、低應(yīng)力、高附著力、高硬度、高穩(wěn)定性、好的填隙能力，便于圖形制作和平坦化、耐

39、酸堿以及低接觸電阻。研究較多的幾種無(wú)機(jī)低介電常數(shù)（二）高k介質(zhì) 應(yīng)DRAM存儲(chǔ)器高密度儲(chǔ)能的需要，引入了高 k介質(zhì)，在相同電容（或儲(chǔ)能密度）可以增加 柵介質(zhì)的物理厚度，避免薄柵介質(zhì)隧穿和 大的柵漏電流。同時(shí)，降低工藝難度。有潛力的高k介質(zhì)：Ta2O5, （BaSr）TiO3.7、名詞解釋?zhuān)篊VD、LPCVD、PECVD、VPE、BPSG。（將這些 名詞翻譯成中文并做出解釋?zhuān)?0分）（1）CVD、化學(xué)氣相淀積（Chemical Vapor Depositior）是指利用熱 能、輝光放電等離子體或其它形式的能源，使氣態(tài)物質(zhì)在固體的熱表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在該表面上淀積，形成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)的工藝過(guò)

40、程。（2）低壓CVD（ LPCVD ）裝片；爐子恒溫并對(duì)反應(yīng)室抽真空到1.3 Pa;充N(xiāo)2氣或其它惰性氣體進(jìn)行吹洗；再抽真空到 1.3 Pa;完成淀積;關(guān)閉所有氣流，反應(yīng)室重新抽到1.3 Pa；回充N(xiāo)2氣到常壓，取出硅 片。（3）等離子體增強(qiáng)CVD（ PECVD）淀積溫度低，冷壁等離子體反應(yīng), 產(chǎn)生顆粒少，需要 少的清洗空間等等離子體輔助 CVD的優(yōu)點(diǎn)。（4）VPE氣相外延：硅片制造中最常用的硅外延方法是氣相外延, 屬于CVD范疇。在溫度為800-1150C的硅片表面通過(guò)含有所需化學(xué) 物質(zhì)的氣體化合物，就可以實(shí)現(xiàn)氣相外延。(5) BPSG:硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate

41、-glass BPSG):這是一種摻硼的SiO2玻璃?？刹捎肅VD方法（SiH4+O2+PH3+B2H6 ,400oC450oC）來(lái)制備。BPSG與PSG （磷硅玻璃）一樣，在高溫下 的流動(dòng)性較好，廣泛用作為半導(dǎo)體芯片表面平坦性好的層間絕緣膜 &質(zhì)量輸運(yùn)限制CVD和反應(yīng)速度限制CVD工藝的區(qū)別？ （ 10分） 1、質(zhì)量傳輸限制淀積速率 淀積速率受反應(yīng)物傳輸速度限制，即不能 提供足夠的反應(yīng)物到襯底表面，速率對(duì)溫度不敏感（如高壓CVD ）。2、反應(yīng)速度限制淀積速率淀積速率受反應(yīng)速度限制，這是由于反應(yīng)溫度或壓力過(guò)低（傳輸速率 快），提供驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的能量不足，反應(yīng)速率低于反應(yīng)物傳輸速度。以通過(guò)加

42、溫、加壓提高反應(yīng)速度。(109、采用LPCVD TEOS淀積的是什么膜？這層膜的優(yōu)點(diǎn)是什么?分）多晶硅薄膜 用TEOS（正硅酸乙酯）-臭氧方法淀積SiO2 Si（C2H5O4） + 803 SiO2 + 10H20 + 8CO2優(yōu)點(diǎn)：a低溫淀積;b高的深寬比填隙能力；C、避免硅片表面和邊角損傷;章金屬化第十八章化學(xué)機(jī)械平坦101.解釋下列名詞：互連、接觸、通孔和填充塞（第十二章）（ 分）（1）互連:由導(dǎo)電材料，如鋁、多晶硅和銅制成的連線將電信號(hào)傳輸 到芯片的不同部分?；ミB也被用于芯片上器件和器件整個(gè)封裝之間的 金屬連接。（2）接觸:硅芯片內(nèi)部的器件與第一金屬層間在硅片表面 的連接。（3）通孔:

43、穿過(guò)各種介質(zhì)從某一金屬層到毗鄰金屬層形成電通路的開(kāi)口。（4）填充薄膜：用金屬薄膜填充通孔以便在兩層金屬間形成電連接2.例舉并描述金屬用于硅片制造的7種要求。（第十二章）（10分）答：金屬用于硅片制造的七個(gè)要求：1.導(dǎo)電率:為維持電性能的完整性，必須具有高電導(dǎo)率，能夠傳導(dǎo)高電流密度。2.粘附性：能夠粘附下層襯底，容易與外電路實(shí)現(xiàn)電連接。與半導(dǎo)體和金屬表面連接時(shí)接 觸電阻低。3淀積：易于淀積并經(jīng)相對(duì)的低溫處理后具有均勻的結(jié)構(gòu) 和組分（對(duì)于合金）。能夠?yàn)榇篑R士革金屬化工藝淀積具有高深寬比 的間隙。4.刻印圖形/平坦化：為刻蝕過(guò)程中不刻蝕下層介質(zhì)的傳統(tǒng)鋁 金屬化工藝提供具有高分辨率的光刻圖形； 大馬士

44、革金屬化易于平坦 化。5.可靠性：為了在處理和應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)受住溫度循環(huán)變化，金屬應(yīng)相對(duì)柔軟且有較好的延展性。6.抗腐蝕性：很好的抗腐蝕性，在層與層之間以及下層器件區(qū)具有最小的化學(xué)反應(yīng)。7.應(yīng)力：很好的抗機(jī)械應(yīng)力特性以便減少硅片的扭曲和材料失效,比如斷裂、空洞的形成和應(yīng)力誘導(dǎo)腐蝕。3.解釋鋁已經(jīng)被選擇作為微芯片互連金屬的原因（第十二章）(10分） 答：（1）鋁與P型硅及高濃度N型硅均能形成低歐姆接觸；（2）電 阻率低（3）與SiO2粘附性強(qiáng)，無(wú)需粘附層-鋁很容易和二氧化硅 反應(yīng)，加熱形成氧化鋁；（4）能單獨(dú)作為金屬化布線，工藝簡(jiǎn)單；（5） 能用電阻絲加熱蒸發(fā)，工藝簡(jiǎn)單；（6）鋁互連線與內(nèi)引線鍵合

45、容易;（7）能輕易淀積在硅片上，可用濕法刻蝕而不影響下層薄膜。綜上 所述，在硅IC制造業(yè)中，鋁和它的主要過(guò)程是兼容的，電阻低，可 不加接觸層、粘附層和阻擋層等，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品價(jià)格低廉。4.例舉并討論引入銅金屬化的五大優(yōu)點(diǎn)（第十二章）（10 分） 1答：1.電阻率的減小。在20C時(shí)，互連金屬線的電阻率從鋁的 2.65-cm減小到銅的1.678-cm,減少RC延遲，增加芯片速度；2.減少了功耗。減少了線的寬度，降低了功耗；3.更高的集成密度。更 窄的線寬，允許更高密度的電路集成，這意味著需要更少的金屬層。4.良好的抗電遷徙性能。銅不需要考慮電遷徙問(wèn)題。5.更少的工藝步 驟。用大馬士革方法處理銅具有

46、減少工藝步驟 20%到30%的潛力。5. 什么是阻擋層金屬？阻擋層材料的基本特征是什么？哪種金屬常被用作阻擋層金屬？（第十二章）（15分） 答：阻擋層金屬是淀積金屬或金屬塞， 作用是阻止層上下的材料互相混合?？山邮艿淖钃鯇咏饘俚幕咎卣魇牵汉玫淖钃鯏U(kuò)散特性;高電導(dǎo)率具有很低的歐姆接觸電阻；與半導(dǎo)體和金屬接觸良好;抗電遷移；膜薄和高溫下穩(wěn)定性好；抗腐蝕和氧化。通常用作 阻擋層的金屬是一類(lèi)具有高熔點(diǎn)且被認(rèn)為是難熔的金屬。在硅片制造 業(yè)中，用于多層金屬化的普通難熔金屬有鈦、鎢、鉭、鉬、鉆和鉑。難溶金屬已經(jīng)被用于硅片制造業(yè)，如雙極工藝的肖特基勢(shì)壘二極管的形成。鈦鎢和氮化鈦也是兩種普通的阻擋層金屬材料，

47、它們禁止硅襯 底和鋁之間的擴(kuò)散。6. 什么是硅化物？難熔金屬硅化物在硅片制造業(yè)中重要的原因是 什么？（第十二章）（10分） 答：硅化物是難熔金屬與硅反應(yīng)形成的金屬化合物， 是一種具有熱穩(wěn) 定性的金屬化合物，并且在硅/難熔金屬的分界面具有低的電阻率。難熔金屬硅化物的優(yōu)點(diǎn)和其作用：1、降低接觸電阻，2、作為金屬與 有源層的粘合劑。3、高溫穩(wěn)定性好，抗電遷移性能好 4、可直接在 多晶硅上淀積難熔金屬，經(jīng)加溫處理形成硅化物，工藝與現(xiàn)有硅柵工 藝兼容。7. 描述RF濺射系統(tǒng)。（第十二章）（15分） 答：在RF濺射系統(tǒng)中，等離子體是由RF場(chǎng)而非DC場(chǎng)產(chǎn)生的。RF 頻率通常為13.56MHz，加在靶電極的背

48、面并通過(guò)電容耦合到前面。等離子體中的電子和離子都處在 RF場(chǎng)得作用之下，但由于高頻的緣 故，電子的響應(yīng)最強(qiáng)烈。腔體和電極的作用像一個(gè)二極管產(chǎn)生大量的 電子流，導(dǎo)致負(fù)電荷堆積在靶電極上。這些負(fù)電荷（自由偏置產(chǎn)生） 吸引正的氬離子引起對(duì)絕緣或非絕緣靶材料的濺射。 硅片能夠被電偏 置在與氬離子不同的場(chǎng)勢(shì)。加在硅片上的偏置引起氬原子直接轟擊硅 片。RF偏置允許露在外面的硅片被刻蝕和清理。實(shí)際上，由于 RF 濺射系統(tǒng)的濺射產(chǎn)額不高，導(dǎo)致它的淀積速率低，因此應(yīng)用受到限制。有靶發(fā)射的許多二次電子穿過(guò)放射區(qū)，對(duì)等離子體的產(chǎn)生沒(méi)有貢獻(xiàn)。如果這些電子被限制與離子碰撞， 導(dǎo)致更多的離子產(chǎn)生以轟擊靶，那 么它的濺射率

49、將高得多。在硅片制造業(yè)中為克服低效率，并取得高的 金屬淀積速率，磁控濺射的概念需要發(fā)展8. 例舉雙大馬士革金屬化過(guò)程的10個(gè)步驟。（第十二章）（10分） 答：（1） SiO2淀積:用PECVD淀積內(nèi)層氧化硅到希望的厚度。（2）SiN刻蝕阻擋層淀積：厚250?的SiN刻蝕阻擋層被淀積在內(nèi)層氧化硅 上。SiN需要致密，沒(méi)有針孔，因此使用 HDPCVD。（3）確定通孔圖形和刻蝕：光刻確定圖形、干法刻蝕通孔窗口進(jìn)入SiN中，刻蝕完 成后去掉光刻（4）淀積保留介質(zhì)的SiO2:為保留層間介質(zhì)，PECVD 氧化硅淀積。（5）確定互連圖形：光刻確定氧化硅槽圖形，帶膠。在 確定圖形之前將通孔窗口放在槽里。（6）

50、刻蝕互連槽和通孔。（7）淀 積阻擋層金屬：在槽和通孔的底部及側(cè)壁用離子化的 PCVD淀積鉭和 氮化鉭擴(kuò)散層。（8）淀積銅種子層:用 CVD淀積連續(xù)的銅種子層，種 子層必須是均勻的并且沒(méi)有針孔。（9）淀積銅填充：用ECD淀積銅填 充，即填充通孔窗口也填充槽。（10）用CMP清除額外的銅：用化學(xué) 機(jī)械平坦清除額外的銅。9 .描述化學(xué)機(jī)械平坦化工藝。（第十八章）（10分）CMP:通過(guò)比去除低處圖形更快的速率去除高處圖形以獲得均勻表 面，是一種化學(xué)和機(jī)械作用結(jié)合的平坦化過(guò)程。它通過(guò)硅片和一個(gè)跑 光頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)平坦化硅片表面，在硅片和拋光頭之間有磨 料，并同時(shí)施加壓力。CMP設(shè)備也常稱(chēng)為拋光機(jī)。在

51、一臺(tái)拋光機(jī)中，硅片放在一個(gè)硅片固定器或載片頭上，并面向轉(zhuǎn)盤(pán)上的拋光墊。硅片 和拋光墊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由設(shè)備制造商進(jìn)行不同的控制。 大部分拋光機(jī)都采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或軌道運(yùn)動(dòng)早、四章、五章光刻1. 解釋正性光刻和負(fù)性光刻的區(qū)別？（第十三章）為什么正膠是普遍使用的光刻膠？最常用的正膠是指哪些膠？（第十五章）（10分）正性光刻把與掩膜版上相同的圖形復(fù)制到硅片上，負(fù)性光刻把與掩膜 版上圖形相反的圖形復(fù)制到硅片表面，這兩種基本工藝的主要區(qū)別在 于所用的光刻膠的種類(lèi)不同。正刻膠在進(jìn)行曝光后留下來(lái)的的光刻膠 在曝光前已被硬化，它將留在硅片表面，作為后步工藝的保護(hù)層，不 需要改變掩膜版的極性，并且負(fù)性光刻膠在顯影時(shí)會(huì)

52、變形和膨脹， 所 以正膠是普遍使用的光刻膠傳統(tǒng)的I線光刻膠，深紫外光刻膠2. 解釋什么是暗場(chǎng)掩模板。（第十三章）（5分） 暗場(chǎng)掩膜版是指一個(gè)掩膜版，它的石英版上大部分被鉻覆蓋，并且不 透光3. 例出光刻的8個(gè)步驟，并對(duì)每一步做出簡(jiǎn)要解釋。（第十三章）（15分） 第一步：氣相成底膜處理，其目的是增強(qiáng)硅片和光刻膠之間的粘附 性。第二步：旋轉(zhuǎn)涂膠，將硅片被固定在載片臺(tái)上，一定數(shù)量的液體光刻 膠滴在硅片上，然后硅片旋轉(zhuǎn)得到一層均勻的光刻膠圖層第三步：軟烘，去除光刻膠中的溶劑第四步:對(duì)準(zhǔn)和曝光，把掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到涂膠的硅片上第五步:曝光后烘培，將光刻膠在100到110的熱板上進(jìn)行曝光后烘第六步:顯影，在

53、硅片表面光刻膠中產(chǎn)生圖形第七步：堅(jiān)膜烘培，揮發(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 第八步：顯影后檢查，檢查光刻膠圖形的質(zhì)量，找出有質(zhì)量問(wèn)題的硅 片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范要求4. 在硅片制造中光刻膠的兩種目的是什么？（第十三章）（5分） 一，將掩膜版圖案轉(zhuǎn)移到硅片表面頂層的光刻膠中 二，在后續(xù)工藝中，保護(hù)下面的材料 5.例舉并描出旋轉(zhuǎn)涂膠的4個(gè)基本步驟（第十三章）（5分）1, 分滴，當(dāng)硅片靜止或者旋轉(zhuǎn)得非常緩慢時(shí)，光刻膠被分滴在硅片2, 旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)，快速加速硅片的旋轉(zhuǎn)到一高的轉(zhuǎn)速使光刻膠伸展到整 個(gè)硅片表面3, 旋轉(zhuǎn)甩掉，甩去多余的光刻膠，在硅片上得到均勻的光刻膠膠膜 覆蓋

54、層4, 溶劑揮發(fā)，以固定轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)已涂膠的硅片，直至溶劑揮發(fā),光刻膠膠膜幾乎干燥6.描述曝光波長(zhǎng)和圖像分辨率之間的關(guān)系（第十四章）（5分）減少曝光光源的波長(zhǎng)對(duì)提高分辨率非常重要，波長(zhǎng)的越小圖像的分辨率就越高圖像就越精確7. 例舉并描述光刻中使用的兩種曝光光源（第十四章）（5分）汞燈，高壓汞燈，電流通過(guò)裝有氙汞氣體的管子產(chǎn)生電弧放電，這個(gè)電弧發(fā)射出一個(gè)特征光譜，包括240納米到500納米之間有用的紫外輻射準(zhǔn)分子激光，準(zhǔn)分子是不穩(wěn)定分子 是有惰性氣體原子和鹵素構(gòu)成只存在與準(zhǔn)穩(wěn)定激發(fā)態(tài)8. 光學(xué)光刻中影響圖像質(zhì)量的兩個(gè)重要參數(shù)是什么？（第十四章）（5分）4分辨率和焦深9. 解釋掃描投影光刻機(jī)是怎樣

55、工作的？掃描投影光刻機(jī)努力解決什么問(wèn)題？（第十四章）（10 分）掃描投影光刻機(jī)的概念是利用反射鏡系統(tǒng)把有1:1圖像的整個(gè)掩膜圖形投影到硅片表面，其原理是，紫外光線通過(guò)一個(gè)狹縫聚焦在硅片上,能夠獲得均勻的光源，掩膜版和帶膠硅片被放置在掃描架上， 并且一致的通過(guò)窄紫外光束對(duì)硅片上的光刻膠曝光由于發(fā)生掃描運(yùn)動(dòng)，掩膜版圖像最終被光刻在硅片表面。掃描光刻機(jī)主要挑戰(zhàn)是制造良好的包括硅片上所有芯片的一倍掩膜版10. 光刻中采用步進(jìn)掃描技術(shù)獲得了什么好處？（第十四章）（5分） 增大了曝光場(chǎng)，可以獲得較大的芯片尺寸，一次曝光可以多曝光些芯 片，它還具有在整個(gè)掃描過(guò)程調(diào)節(jié)聚焦的能力11. 給出投影掩模板的定義。投影掩模板和光掩模板的區(qū)別是什么？（第十四章）（10 分）投影掩膜版是一種透明的平板，在它上面有要轉(zhuǎn)印到硅片上