微电子工艺作业参考答案(第1(第10次))-

微电子工艺作业参考答案(第1（第10次)）-
微电子工艺操作参考答案
第一次操作(全体参与)
1，微电子在人类社会中的作用简述
a:自20世纪40年代晶体管诞生以来，微电子技术发展极为迅速，现已进入大规模集成电路和系统集成时代，成为整个信息时代的标志和基础。

毫不夸张地说，如果没有微电子技术，今天就不会有信息社会。

纵观人类社会发展的文明史，生产方式的所有重大变化都是由新的科学发明引起的。

科学技术作为第一生产力，推动着社会的发展。

1774年，英国格拉斯哥大学的修理工瓦特发明了蒸汽机，这引发了第一次工业革命，产生了现代纺织和机械制造业，把人类带入了一个机器被用来扩展和发展人类体力劳动的时代。

1866年，德国科学家西门子发明了发电机，引发了以电气化工业为代表的第二次技术革命。

目前，我们正在经历一场新的技术革命。

虽然第三次技术革命包括新材料、新能源、生物工程、海洋工程、航天工程和电子信息技术等。

，以微电子学为核心的电子信息技术仍然是影响最大、渗透力最强和最具代表性的新技术革命。

信息是客观事物状态和运动特征的共同表现，是仅次于物质和能量的第三大资源，是人类物质文明和精神文明赖以发展的三大支柱之一。

当前，世界正处于一场跨越时空的新信息技术革命之中。

它将对
社会经济、政治和文化产生比人类历史上任何其他技术革命更大的影响。

它将改变我们人类生产、生活、工作和治理国家的方式。

实现社会信息化的关键是各种计算机和通信设备，但其基础是半导体和微电子技术。

1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于宾夕法尼亚大学摩尔学院，运行速度仅为每秒5000次，存储容量仅为1000位，平均稳定运行时间仅为7分钟。

当时，专家认为世界上只有四个ENIAC单元就足够了。

然而，仅仅半个多世纪后，现在世界上有数亿台计算机。

微电子学是这一巨大变化的技术基础。

现在，电子信息产业已经成为世界上最大的产业毫无疑问，21世纪将是信息化的世纪。

微电子产业在国民经济中的战略地位首先体现在现代食物链的关系上。

现代经济发展数据显示，每增加100元的国内生产总值就需要10元左右的电子产业增加值的支撑，其中包括2-3元的集成电路产品。

如果单位质量钢筋对国内生产总值的贡献是1，汽车数量是5，彩电数量是30，计算机数量是1000，而集成电路的贡献在XXXX高达1英寸，这大大降低了芯片的成本。

(3)硅氧化物二氧化硅性能稳定，在集成电路制造过程中有多种用途，如掩膜、钝化膜、介质隔离、绝缘介质(多层布线)、绝缘栅、金属氧化物半导体电容器的介质材料等。

(4)多晶硅(Poly-Si)，另一种形式的硅半导体材料
，在集成电路技术中有许多应用，例如栅极(可实现源漏自对准工
艺)、杂质扩散源、局部互连(比铝布线更灵活)等。

2，列出您看到和想到的不同类型的集成电路及其主要功能
a: 1)存储器:只读存储器和可编程/可重写存储器(如动态随机存取存储器、静态随机存取存储器、可编程只读存储器、闪存等)。

；2)微处理器(中央处理器):英特尔4004、8086(286、386、486)、奔腾(奔腾)、安腾、Centurino(核心)等。

3)可编程逻辑器件:可编程门阵列、可编程逻辑器件等。

4)智能卡集成电路:银行卡、射频识别等。

5)双极集成电路:RTL、DTL、TTL、ECL等。

3年，写出世界十大最著名的晶圆代工厂的名称
a:集成电路XXXX公司名列世界十大晶圆代工厂之列，TSMC继续排名第一，UMC保持第二，全球代工厂在合并授权半导体后排名第三，但收入仅比UMC低4亿多美元，三星排名第十
IC Insights指出，三星多年来一直希望成为晶圆代工领域的重要企业。

尽管三星去年赢得了苹果、高通和赛勒斯等重要客户，但它仍是全球第十大晶圆代工企业。

然而，三星今年有了新的制造计划，最近有报道称三星将进入模拟晶圆厂。

三星的排名在未来仍有机会攀升。

1991 TSMC，收入133.07亿美元，同比增长48%。

台湾集成电路制造有限公司(LSE:TMSD)，简称TSMC或TSMC，是世界上最大的独立半导体晶圆代工企业，与联华电子并称为“晶圆杜雄”总部和主要业务位于台湾新竹市新竹科学工业园。

太极目前全年的总产能为430万片，其收入约占全球代工市场的60%。

第二大联合
电力公司，收入39.65亿美元，同比增长41%。

UMC-中国联合电子公司，简称台湾联合电力是世界著名的半导体合同制造商该公司使用先进的技术生产各种集成电路，用于主要的半导体应用。

联华电子拥有先进的合同生产技术，能够支持先进的片上系统设计，包括0.13微米铜互连、嵌入式动态随机存取存储器和混合信号/射频CMOS全球三大铸造厂，收入35.1亿美元，同比增长219%。

全球铸造厂是一家从AMD剥离出来的半导体晶片铸造公司。

它于3月2日在XXXX成立。

其母公司分别是AMD的先进技术投资公司(ATIC)和阿布扎比，其中ATIC占公司65.8%的股权，两家公司享有平等的投票权。

1月13日，XXXX，全球半导体公司收购了新加坡许可半导体公司除了生产AMD产品，该公司还将充当其他公司(如ARM、Broadcom、NVIDIA、高通、意法半导体、德州仪器等)的代工。

)目前正在生产的工厂位于德国德累斯顿(前AMD的第一、第三十六和第三十八工厂)，而位于美国纽约州的第二个工厂于7月24日在XXXX开工，预计将在XXXX投产SMIC排名第四，收入15.55亿美元，同比增长45%。

SMIC四强成立于XXXX，总部位于中国上海，是全球领先的集成电路芯片代工制造商之一，也是中国大陆最大、技术最先进的集成电路芯片制造商。

主要业务是根据客户自己或第三方的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。

公司创始人
是张汝京，曾在台湾集成电路制造公司工作。

目前，该公司绝大多
数高管都是台湾人。

1995 TowerJazz，收入5.1亿美元，同比增长70%。

塔式公司是一家独立的OEM服务提供商，为其他半导体公司提供集成电路设计、生产和其他服务该公司于1993年从诺基亚西门子通信手中收购了以色列米格达海梅克附近的一家工厂，并开始从事合同制造服务。

为了扩大其在专业晶圆代工领域的能力，以色列塔半导体公司宣布收购美国同行Jazz Technologies。

根据双方的协议，塔将购买所有爵士的已发行股票，总价格约为4000万美元。

交易总额(包括债务)约为1.69亿美元。

塔和爵士声称他们在技术上可以互补。

两家公司将把塔的CMOS图像传感器、非易失性存储器、射频CMOS和其他技术与Jazz的混合信号电路、电源管理和射频技术相结合塔还将扩大其位于以色列的工厂产能，而爵士在加州新港滩拥有一家工厂，并与几家中国铸造运营商签署了产能合作协议。

当这两家公司合并时，它们的总生产能力将达到每年750，000个8英寸晶圆。

6年前6名先锋，收入5.08亿美元，同比增长33%。

世界先进集成电路有限公司(以下简称“世界先进”)先锋于1994年在新竹科学园成立。

这是台湾工业研究所在亚微米计画下赞助的晶片计画的副产品。

最初，先锋的投资者包括TSMC和其他13家公司先锋公司成立时，主要专注于动态随机存取存储器的生产和研发。

在XXXX，该公司宣布计划从动态随机存取存储器制造商转移到原始设备制造商服务提供商。

他在8英寸工厂提供专业的工艺，包括:0.18微米逻辑、混合信号、模拟、高压、嵌入式存储器等工艺世界先进目
前有两个8英寸晶圆厂，平均每月生产110，000片晶圆。

不动排名第七，收入4.95亿美元，同比增长25%
不动电子，韩国最大的纯晶圆厂收入4.3亿美元的前8名IBM，同比增长28%。

大9大芯片，收入4。

XXXX年和大约7000个知识产权投资组合，以及工程和制造专业知识，已经拥有各种模拟和混合信号半导体技术麦格纳芯片为平板电视、电脑和手机生产半导体。

该公司此前曾申请在XXXX上市，希望筹资5.75亿美元然而，由于经济危机的爆发，该公司被迫在1月取消了XXXX的计划，并在同年6月申请破产保护。

11月，XXXX，该公司脱离了破产保护随着消费电子产品需求的复苏，麦格纳芯片正试图再次上市。

该公司计划在中国等“高增长”市场扩张。

今年10月，XXXX私人股本公司花旗集团风险投资公司(Citigroup Venture Capital)、佛朗西斯科合伙人公司(Francisco Partners)和淡水河谷公司(CVC Asia Pacific)从海力士半导体(Hynix Semiconductor)手中收购了麦格纳芯片。

从那以后，该公司一直无法实现年度利润。

在破产重组期间，麦格纳芯片的所有权发生了变化，大道资本目前持有其约70%的股份。

XXXX第一季度，麦格纳芯片实现净利润3110万美元，收入1.8亿美元。

三星前10名，收入4亿美元，同比增长38%
紧随其后的是SSMC(新加坡，硅制造系统公司)、X-FAB(欧洲德国，X-Fab半导体晶圆厂股份有限公司)、华虹NEC(中国上海，收入2.95亿美元，同比增长23%)、TI(美国德州仪器公司)和格蕾丝(中国上海
宏利，收入2.6亿美元，同比增长44%)
第二次运营(第一个交叉路口)的承运人运输方式是什么
4？
A:半导体载流子(电子和空穴)有两种输运模式，一种是扩散模式，另一种是漂移模式
扩散模式是当两个半导体形成pn结时，由于它们之间载流子的浓度差(浓度梯度)，空穴从p区移动到n区，电子从n区移动到p区，从而产生电流
漂移模式是指空穴在电场方向上的定向运动和电子在电场力的作用下在电场的相反方向上的定向运动，从而产生电流。

5。

设计一个实验:首先把一个本征半导体变成一个N型半导体，然后试着把它变成一个P型半导体答:将本征硅晶片放入扩散炉中，在高温(> 1000℃)下引入PH3或三氧化二磷作为n型掺杂剂，最终本征硅晶片可以转变为n型半导体。

然后将n型硅片再次放入扩散炉中，在高温(> 1000℃)下引入B2H6作为p型掺杂剂，最后将n型硅片转化为p型硅片为了反转硅的掺杂，硼的掺杂浓度必须高于磷的掺杂浓度，并且必须进行掺杂补偿，最终实现掺杂反转，获得P型硅片掺杂浓度可以通过扩散温度和扩散时间来控制。

温度越高，时间越长，掺杂浓度越大。

同样，
也可以通过离子注入进行掺杂来进行上述实验。

掺杂浓度由注入剂
量决定，剂量越高，浓度越高。

第三个操作(第二组交叉)
第
6和PN结二极管有什么特点？PN结的空间电荷区和内建电场是如何形成的？为什么空间电荷区电阻高？
A:二极管的电学特性是正向导通，即正向电流随着偏置电压的增加呈指数增加。

反向截止，即反向电流很小并趋于饱和换句话说，二极管的电特性是单向导电或具有整流特性。

当两个半导体形成pn结时，空穴从P区向N区的扩散运动和电子从N区向P区的扩散运动是由于它们之间载流子的浓度差(浓度梯度)引起的。

由于载流子的扩散，在pn结附近的P区的一侧留下一个不动的带负电荷的电离受体，形成一个带负电荷的区域。

另一方面，在pn结附近的n区的一侧留下一个固定的带正电的离子化供体，以形成一个带正电的区这两个正电荷区和负电荷区也称为空间电荷区或耗尽区空间电荷区产生从正电荷区到负电荷区，即从n区到p区的自建电场内置电场增强了载流子的漂移运动，但阻碍了它们的扩散运动。

空间电荷区呈现高电阻状态，因为空间电荷区中的载流子(电子和空穴)在平衡时几乎耗尽你说的
7和双极晶体管(BJT)是什么意思？BJT是什么类型的？BJT的主要应用是什么？
A: BJT双极指的是涉及器件电流传输的两种载流子，即电子和空
穴有四种类型的
双极结型晶体管:氮磷氮耗尽和增强，氮磷耗尽和增强BJT的重要应用是高频和高速器件和电路、功率器件和电路、模拟电路等。

第四操作(第三组交叉)
8电子级多晶硅的纯度是多少？比较了直拉法和FZ法制备硅单晶的优缺点答:电子多晶硅纯度为9N，即99.9999999%
直拉法更常用于制备硅单晶，占75%以上直拉法制备硅单晶的优点是:1)成本低；2)可以制备更大尺寸的晶片。

直拉法已用于制备6英寸(150毫米)及以上的硅单晶。

目前，通过直拉法制备了400毫米(16英寸)的商用硅单晶。

3)制备过程中剩余的原料可以重复使用；4)直拉法制备的硅单晶位错密度低，为0 ~ 104 cm-2直拉法制备硅单晶的主要缺点是由于使用坩埚，硅单晶的纯度不如区熔法高。

用
区熔法制备硅单晶的主要优点是可以不用坩埚制备高纯硅单晶，电阻率高达2000ω-mm，所以区熔法制备的硅单晶主要用于功率器件和电路。

区熔法制备硅单晶的缺点是:1)成本高；2)可生产的硅单晶尺寸小，最大直径为150毫米的有
35-2
；3)位错密度高于直拉法，在10 ~ 10 ~ 10厘米之间
9，硅片定位边或槽的功能是什么？
A:硅片的定位边或槽有三个主要功能:①识别晶体取向、导电类型
和划片方向；(2)用于加工和定位硅晶片(锭)的参考表面；(3)硅片安装架的接触位置
第五次手术(1组交叉)
8。

为什么氧化层越厚，热氧化生长越慢？
a:根据热氧化的生长机理，如果氧化剂(O2或H2O)与衬底硅反应生成二氧化硅，它应该首先穿过生成的二氧化硅层，即扩散到二氧化硅层中的硅表面但是，氧化剂在二氧化硅层中的扩散速度(时间)与厚度成反比，厚度越厚，扩散越慢因此，相应的热氧化速率越慢
9，为什么实际的氧化过程采用先干氧，再湿氧，最后干氧的氧化方法？答:干氧的氧化速度最慢，但其氧化层质量最好。

湿氧氧化速度快，但氧化层质量不如干氧工艺。

实际氧化过程大多采用干氧、湿氧和干氧的步骤，以解决单一氧化方法的质量和速度之间的矛盾为了保证氧化层与硅衬底和后续光刻胶的结合质量，在氧化前后使用了干氧，在氧化中间使用了湿氧，以提高生长速度。

第六次赋值(2组交集)
12，请说明扩散的限制
A:与离子注入工艺相比，扩散工艺有以下局限性:1)扩散是各向同性的，在掩膜下会有严重的横向扩散效应，不适用于小尺寸器件和电路；
2)由于掺杂浓度与结深有关，扩散不能独立控制结深和掺杂浓度；3)扩散过程需要高温，其掩模必须是像二氧化硅一样的硬掩模，它具有
深结，不适合深亚微米器件和电路。

高温还重新分布了衬底和薄膜中的原始掺杂浓度。

13，离子注入的通道效应是什么？消除沟道效应的方法有哪些？
a:对于硅单晶，由于其各向异性，当注入的离子对准主晶体方向并指向每行晶体原子之间形成的“通道”时，注入的离子只有电子碰撞，没有核碰撞发生发生窜流时，注入伤害很小，注入范围很长，但注入范围不可控，难以获得可重复的浓度分布，使用价值小。

因此，在实际过程中应避免沟道效应。

可以通过以下方式消除沟道效应:1)注入方向偏离晶体主轴方向，典型值为70；(2)沉积非晶表面层(二氧化硅)；(3)在表面制作损伤层14，尝试比较和分析扩散过程和离子注入过程的特点和特性
答:扩散是一个高温过程，需要一个耐高温的硬掩膜，如二氧化硅。

扩散形成的结很深。

扩散是各向同性的，因此它具有大的横向扩散效应。

扩散过程不能独立控制掺杂浓度和结深
离子注入是一个等温过程，可以在室温下进行，因此光刻胶可以用作它的掩模。

离子注入可以独立控制其掺杂浓度和结深，可以形成浅
结和高掺杂浓度。

离子注入是各向异性的，横向扩散效应远小于高温热扩散过程，特别适用于深亚微米小尺寸器件和电路。

第七次操作(第三组交叉)
15，在双极集成电路和金属氧化物半导体集成电路工艺中，我们为什么使用外延层？
A:在双极集成电路技术中，使用高电阻外延层可以提高集电极结的击穿电压，而使用低电阻衬底(或埋层)可以降低集电极的串联电阻在金属氧化物半导体集成电路工艺中，采用高阻外延层可以降低pnpn 寄生晶闸管效应和漏电流。

16，请分析比较PVD和CVD技术各自的特点和应用答:1)PVD:基底表面没有发生化学反应？化学气相沉积:衬底表面的化学反应？PVD 来源:固体材料？化学气相沉积源:气体还是蒸汽
？PVD:阶梯覆盖率差(~ 15%)和空隙填充能力差
？化学气相沉积:更好的阶梯覆盖率(50%至100%)和空隙填充能力17。

PECVD工艺原理、工艺特点及工艺应用简介
a:等离子体化学气相沉积技术的原理是通过射频、阴极放电和其他方法激活反应物分子，形成高活性等离子体，激活的分子可以在低温甚至室温下发生化学反应因此，等离子体化学气相沉积技术具有沉积温度低、沉积速率高的特点。

等离子体化学气相沉积技术具有沉积膜的良好粘附性和良好的台阶覆盖性的优点，这是由于被等离子体离子和电子轰击的反应物分子具有良好的迁移率。

等离子体化学气相沉积
技术主要用于沉积金属化钝化膜(Si3N4)、多层布线介质膜(Si3N4、二氧化硅)等
18，为什么光刻是集成电路制造中最重要的工艺？平版印刷的三个要素是什么？
a:由于光刻占芯片制造时间的40-50%，是集成电路制造中芯片制造成本的1/3
3，它决定了芯片的最小特征尺寸
光刻三要素:①光刻机，②光刻板(掩模板)，③光刻胶
？19、简要说明正反胶平版印刷的原理和特点
？答:原理:暂时涂在硅片表面，通过曝光将设计图案转移到光刻胶上。

？负面粘合特性:1曝光后不溶2显影后不溶3便宜？正性粘合性能:1曝光后可溶2显影后可溶3高分辨率
？XXXX年的CMOS技术特征:特征尺寸、晶片尺寸、衬底、隔离、源极和漏极、栅极材料、光刻光源、曝光模式(光刻机)、蚀刻、互连材料和方法等。

？答:1990年的CMOS技术特征:特征尺寸:从0.8毫米到0.18毫米晶圆尺寸:从150毫米到300毫米？外延硅作为衬底？浅沟槽隔离
？LDD和硅化物侧壁间距？多晶硅栅和局部互连降低了电阻并提高了器件速度
- G线、I线(365纳米)和248纳米深紫外正性光刻胶
-步进电机代替投影打印机-履带式步进机集成系统？等离子蚀刻图案蚀刻？湿毯剥离蚀刻？多层金属互连
？钨化学气相沉积和化学机械抛光(或刻蚀背面)形成塞钛和锡阻挡层/钨
？钛铝铜焊料层降低接触电阻
？25.简述90年代CMOS工艺的技术特征:特征尺寸、晶片尺寸、衬底、隔离、源漏、栅极材料、光刻光源、曝光模式(光刻机)、刻蚀、互连材料和模式等。

？答:1990年的CMOS技术特征:特征尺寸:从0.8毫米到0.18毫米晶圆尺寸:从150毫米到300毫米？外延硅作为衬底？浅沟槽隔离
？LDD和硅化物侧壁间距？多晶硅栅和局部互连降低了电阻并提高了器件速度
- G线、I线(365纳米)和248纳米深紫外正性光刻胶
-步进电机代替投影打印机-履带式步进机集成系统？等离子蚀刻图案蚀刻？湿毯剥离蚀刻？多层金属互连
？钨化学气相沉积和化学机械抛光(或刻蚀背面)形成塞钛和锡阻挡层/钨
？钛铝铜焊料层降低接触电阻。