集成电路制造工艺与原理期末答卷

深圳大学期末考试特殊考试方式电子科学与技术学院

微电子科学与工程专业

集成电路工艺原理

期末成绩考核报告

姓名：

学号：

深圳大学考试答题纸

(以论文、报告等形式考核专用)

二○一五～二○一六学年度第一学期

课程编号1600730001 课程名称集成电路工艺原理主讲教师杨靖评分

学号姓名专业年级

本报告（作业）必须是完全独立完成，没有抄袭或节选选本课程其他同学的作业，如果确认是抄袭（抄袭和被抄袭）都要承担最终成绩为F的结果。完成时间：2016，1，8，17:00之前

请详细解答以下每道问题！（回答时请每道题之间留有空隙、题之间清晰分开、每题标明题号；字迹工整、最好打印；图可以手画，但是，必须用规、具，线条清晰规范；坚决杜绝！卷面脏、乱、草）

•1) 举例回答集成电路主要集成了哪些器件?【5分】•2) 最少给出两个集成电路选用硅半导体的理由。【5分】•3) 在清洗过程中用到的进入冲洗池的纯净水的电阻(率)在出水口处为多大时说明硅片已经被洗净? 【5分】•4) 常见的半导体的沾污有哪些种类?【5分】•5) 说明正光刻胶和负光刻胶在曝光过程中的变化和区别。【5分】•6) 为什么要进行曝光前和曝光后烘焙、怎样提高光刻分辨率?【10分】•7) 请详细回答，硅片在大气中会自然氧化，从洗净工艺的角度，这属于一种沾污，采用什么工艺即可洗净这种沾污而又不损坏硅?【10分】•8) 在刻蚀工艺中，由于电极附近鞘层领域的存在，电极附近只有正电荷存在，请用泊松方程解释，在一个周期内电极附近的电场方向总是指向电极。【10分】•9) 在电极形成工艺中,用到金属Ti,请详尽说明金属Ti的特性,以及金属Ti在集成电路电极结构中的作用! 【15分】•10) 以CMOS的nMOS形成工艺为例来说明，在离子注入工艺中用了多道该工艺步骤，这些步骤有什么目的或起到什么作用。【15分】•11) 等离子体是现代集成电路工艺中不可或缺的加工手段和材料，根据你的理解和掌握，请就等离子体在集成电路工艺中有哪些应用进行详细的阐述。【15分】

1) 举例回答集成电路主要集成了哪些器件? 【5分】

答：

集成电路主要集成了晶体管、二极管、电阻和电容。

2) 最少给出两个集成电路选用硅半导体的理由。【5分】

答：

（1）硅存量丰富，是地球上第二丰富的元素，占到地壳成分的25%，经合理加工，能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。

（2）硅熔点高，可以承受更加高温的工艺，相当于放宽了工艺要求。

（3）硅表面会自然生成氧化硅，它是一种高质量、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玷污。生长稳定的薄层氧化硅材料的能力是制造高性能金属 - 氧化物半导体（MOS）器件的根本。

3) 在清洗过程中用到的进入冲洗池的纯净水的电阻(率)在出水口处为多大时说明硅片已经被洗净? 【5分】

答：

在清洗过程中纯净水的电阻率为18MΩ时说明硅片已经被洗净。

4) 常见的半导体的沾污有哪些种类?【5分】

答：：

（1）颗粒

（2）金属杂质

（3）有机物沾污

（4）自然氧化层

（5）静电释放

5) 说明正光刻胶和负光刻胶在曝光过程中的变化和区别。【5分】

答：

正光刻胶：曝光区域变得更易溶解，一种正相掩膜版图形出现在光刻胶上。在曝光过程中正性光刻胶分解，曝光区域易在显影液中被洗去。

负光刻胶：曝光区域交联硬化，这使曝光的光刻胶难溶于显影液溶剂中，光刻胶没有在显影液中除去。一种负相的掩模图形形成在光刻胶上。

区别：负光刻胶在硅片上形成的图形与掩膜板上的图形相反，正光刻胶在硅片上形成的图形与掩膜板上的图形相同。

6) 为什么要进行曝光前和曝光后烘焙、怎样提高光刻分辨率? 【10分】

答：

进行曝光前烘焙能解决（1）光刻胶薄膜发黏并易受颗粒沾污的问题，解决（2）光刻胶薄膜来自于旋转涂胶的内在应力而导致的粘附性的问题，还能（3）区分曝光和未曝光的光刻胶的溶解差异，最后还有一点就是能够（4）防止光刻胶散发的气体沾污光学系统的透镜。

进行曝光后的烘焙是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须的。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。

提高光刻分辨率的方法：增大成像系统数值孔径(NA) ，缩短曝光波长(λ)以及，降低光学系统工艺因子k的参数。

7) 请详细回答，硅片在大气中会自然氧化，从洗净工艺的角度，这属于一种沾污，采用什么工艺即可洗净这种沾污而又不损坏硅?【10分】

答：

硅片在大气中自然氧化而生成的沾污叫自然氧化层，自然氧化层需要通过使用含HF酸的混合液的清洗步骤去除。许多清洗方法都是在最后一步时把硅片表面暴露于氢氟酸（HF），以去除硅片表面的自然氧化层。硅片表面无自然氧化层，是生长高纯外延薄膜和MOS电路栅极超薄氧化物（50埃或更薄）的关键。HF浸泡之后，硅片表面完全被

氢原子终止，在空气中具有很高的稳定性，避免了再氧化。氢原子终止的硅表面保持着与体硅晶体相同的状态。此外，干洗等离子体技术也作为工艺设备中的集成预处理步骤去处自然氧化层。

8) 在刻蚀工艺中，由于电极附近鞘层领域的存在，电极附近只有正电荷存在，请用泊松方程解释，在一个周期内电极附近的电场方向总是指向电极。【10分】

答：

由图（a）的A区域可知，A区域内电子跟正电荷都在增加，但单子的增长速度更快，所以对外显负电，所以ρv<0，由式子①②可得电场E<0

由图（a）的B区域可知，B内电子跟正电荷数量相同，对外不显电，即ρv=0，式子①②可得E=0

由图（a）的C区域可知，C内电子跟正电荷都在减少，但电子减得快，所以对外显正电，