微电子工艺复习

第一章：1.看懂这是一个三极管利用基区、发射区扩散形成电阻的结构2.看懂电极外延层电阻结构3.看懂电极MOS集成电路中的多晶硅电阻4.电容结构包括哪些要素？两端是金属，中间是介电材料。

集成电路中电容的结构5.这是电容结构Pn结位于空间电荷区，是一个电容结构。

PN结电容结构6. MOS场效应晶体管中以SiO2为栅极层MOS场效应晶体管电容结构7.有源器件？二极管，三极管，MOS管集成电路中二极管的基本结构8.看懂二极管，三极管的结构集成电路中二极管的结构9.三极管分清npn与pnp？有什么区别？怎么画的？结构上，NPN三极管的中间是P区（空穴导电区），两端是N区（自由电子导电区），而PNP三极管正相反。

使用上，NPN三极管工作时是集电极接高电压，发射极接低电压，基极输入电压升高时趋向导通，基极输入电压降低时趋向截止；而PNP三极管工作时则是集电极接低电压，发射极接高电压，基极输入电压升高时趋向截止，基极输入电压降低时趋向导通。

晶体管的基本结构10.什么叫NMOS?什么叫PMOS？PMOS是指利用空穴来传导电性信号的金氧半导体。

NMOS是指利用电子来访传导电性信号的金氧半晶体管。

MOS管的结构图和示意图11.集成电路包括哪些阶段？核心阶段？阶段: 硅片（晶圆）的制备、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件封装集成电路制造的阶段划分半导体芯片的制造框图半导体芯片制造的关键工艺12.硅的基本性质？它的优点？硅的禁带宽度较大（1.12eV），硅半导体的工作温度可以高达200℃。

硅片表面可以氧化出稳定且对掺杂杂质有极好阻挡作用的氧化层（SiO2）优点：(1)硅的丰裕度硅是地球上第二丰富的元素，占到地壳成分的25%，经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度，而消耗的成本比较低。

(2)更高的熔化温度允许更宽的工艺容限硅的熔点是1412℃，远高于锗937℃的熔点，更高的熔点使得硅可以承受高温工艺。

(3)更宽的工作温度范围用硅制造的半导体器件可以工作在比锗制造的半导体器件更宽的温度范围，增加了半导体器件的应用范围和可靠性。

(4)氧化硅的自然生成硅表面有能够自然生长氧化硅(SiO2)的能力，SiO2是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污。

13.硅生长有哪两个生长方法？用于什么样的地方？(1)直拉法(CZ)直拉法生长单晶硅是将熔化了的半导体级多晶硅变成有正确晶向并被掺杂成N型或P型的固体硅锭。

均匀的大直径晶体(2)区熔法区熔法是另一种单晶生长方法，它所生产的单晶硅中含氧量非常少，能生产目前为止最纯的单晶硅。

第二章1.隔离分为哪些？怎么样来做隔离？①PN结隔离未加正向偏压的PN结几乎无电流流动，因而PN结可作器件隔离用，双极型集成电路中的隔离主要采用PN结隔离。

1) 首先在P型衬底上采用外延淀积工艺形成N型外延层。

2) 在外延层上淀积二氧化硅(SiO2)，并进行光刻和刻蚀。

3) 去除光刻胶，露出隔离区上的N型外延层硅，然后在N型外延层上进行P型杂质扩散，扩散深度达到衬底，这是双极型集成电路制造工艺中最费时的一步，使N型的器件区域的底部和侧面均被PN结所包围，器件就制作在被包围的器件区里。

②绝缘体隔离绝缘体隔离法通常用于MOS集成电路的隔离，用二氧化硅作为绝缘体，该二氧化硅作为隔离墙，一般来说，二氧化硅隔离用于器件区域的侧面，器件区域底部的隔离则用PN结来实现。

如图所示为集成电路中采用绝缘体隔离的例子。

深度达到衬底的V型沟槽内侧形成二氧化硅，再用多晶硅填满，达到绝缘隔离的目的。

2.绝缘体隔离分哪两种？怎么做的？①局部氧化隔离②浅槽隔离3.单个MOS管的制备过程？薄膜制作、刻印、刻蚀和掺杂4.各时代CMOS工艺的特点？那个时代引入了什么方法？例如哪个时代引入了蒸发方法？① 20世纪80年代的CMOS工艺技术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。

②20世纪90年代CMOS工艺技术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(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。

19) 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。

③21世纪初的CMOS工艺技术21世纪初的CMOS工艺技术具有以下特点：1) 特征尺寸0.13μm或更小。

2) 硅片直径200mm或300mm。

3) 使用浅槽隔离技术，有效地使硅片表面的晶体管与衬底隔离开，消除了辐射-诱导软错误。

4) 增加了IC芯片的封装密度。

5) 具有较高的抗辐射能力。

6) 高性能电子芯片SOI芯片将成为主流。

7) 铜和低k的介质用来减小RC延迟。

8) 具有更低的功耗和更高的IC速度。

9) 采用了大马士革工艺进行金属化。

第三章1.沾污分为哪几类？2.湿法和干法清洗定义？它们的区别及优缺点？①湿法清洗主要依靠物理和化学（溶剂）的作用，如在化学活性剂吸附、浸透、溶解、离散作用下辅以超声波、喷淋、旋转、沸腾、蒸气、摇动等物理作用去除污渍。

②干法清洗以等离子清洗技术为主，主要是依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。

3. RCA清洗,用什么样药水？洗什么样的沾污？4. 清洗流程？每一流程用什么样的要素来洗？典型的硅片湿法清洗流程第四章1.SiO2的用途?①二氧化硅膜的掩蔽作用•阻挡杂质的扩散•B、P、As 等常见杂质在SiO2中的扩散系数远小于其在Si中的扩散系数•某些杂质，如Ga，Na，O，Cu，Au等，是SiO2中的快速扩散杂质②二氧化硅膜的保护和钝化作用•防止器件表面或PN结受到机械损伤和杂质沾污•将硅片表面或PN结与外界气氛隔开③二氧化硅的隔离作用•局部氧化隔离和浅槽隔离工艺中的绝缘体④二氧化硅在某些器件中的重要作用1）MOS器件中的栅极材料电阻率高，介电强度大，几乎不存在漏电流2）电容器的介质材料相对介电常数为3~4，击穿电压较高，电容温度系数小⑤用于电极引线和硅器件之间的绝缘2.二氧化硅的应用及相应的生长方法?常见的SiO2生长方法①自然氧化层②场氧化层③栅氧化层④阻挡层氧化⑤掺杂阻挡层⑥垫氧化层⑦注入屏蔽氧化层⑧金属层间绝缘阻挡层3. 不同方法生成的氧化膜特性比较(一)在工艺中，虽然采用干氧氧化、湿氧氧化和水汽氧化都可以制备二氧化硅薄膜，但采用不同的氧化工艺，所制备出的薄膜性能有较大区别。

1）干氧氧化中，氧化速度较慢，氧化层结构致密；表面是非极性的硅氧烷(Si-O-Si)结构，所以与光刻胶的粘附性能良好，不易产生浮胶现象。

2）水汽氧化速度较快，但由于水汽的进入，使得氧化层中大量的桥键氧裂变为非桥键氧的烃基，所以氧化层结构疏松，质量不如干氧氧化的好，特别是其表面是极性的硅烷醇，它极易吸附水，极性的水不易沾润非极性的光刻胶，所以氧化层表面与光刻胶粘附性差。

3）湿氧氧化兼有干氧氧化与水汽氧化两种作用，因此其氧化速度及氧化层质量介于干氧氧化及水汽氧化之间。

了解（二）影响氧化速率的因素①氧化层厚度与氧化时间的关系热氧化反应步骤：1）氧化剂(O2和H2O)从气相内部输运到气体-氧化层界面(又称膜层表面)；2）氧化剂扩散穿透已生成的二氧化硅起始层，抵达SiO2-Si界面；3）在界面处与硅发生氧化反应；4）生成的副产物扩散出氧化层，并随主气流转移。

氧化层厚度与氧化时间的关系：1）氧化层厚度与氧化时间成正比，氧化层的生长速率主要取决于在硅表面上的氧化反应的快慢，称为表面反应控制，此时的氧化速率主要取决于化学反应速率常数ks的大小。

2）氧化层厚度与氧化时间的平方根成正比，氧化层的生长速率主要取决于氧化剂在氧化层中扩散的快慢，称为扩散控制，此时的氧化速率主要取决于扩散系数Dox的大小。

②氧化温度的影响•随着温度的升高，扩散系数和反应速率常数均增大，氧化速率也增加。

③氧化剂分压的影响•氧化速率常数与氧化剂分压成正比。

•在抛物线生长阶段，氧化速率随着氧化膜的变厚而变慢，因此要获得较厚氧化膜就需要很高的温度和很长的时间。

这时可采用高压水汽氧化技术，即在几到几十个大气压下通过增大氧化剂分压来提高氧化速率。

④氧化气氛的影响⑤衬底表面势的影响•衬底表面势的影响主要发生在氧化处于表面反应控制过程中，这是因为化学反应速率常数ks与衬底表面势有关。

而衬底表面势除了与衬底取向、掺杂浓度有关外，还与氧化前的表面处理等因素有关。

第五章1. 化学气相淀积的概念？化学气相淀积（CVD）是通过混合气体的化学反应生成固体反应物并使其淀积在硅片表面形成薄膜的工艺。

反应产生的其他副产物为挥发性气体，离开硅片表面并被抽出反应腔。

硅片表面及其邻近的区域被加热以向反应系统提供附加的能量。

2.化学气相淀积的原理?①气态反应剂被输送至反应腔，以平流形式向出口流动。