半导体制造技术考试资料(1)

一．论述
1、例出光刻的8个步骤，并对每一步做出简要解释。

（P316）
第一步：气相成底膜处理，光刻的第一步是清洗、脱水和硅片表面成底膜处理，其目的是增强硅片和光刻胶之间的粘附性。

脱水烘干以去除吸附在硅片表面大部分水汽。

脱水烘干后硅片立即要用六甲基二硅胺烷（HMDS）进行成膜处理，起到粘附促进剂的作用。

第二步：旋转涂胶，成底膜处理后，硅片要立即采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料。

将硅片被固定在真空载片台上，它是一个表面上有很多真空孔以便固定硅片的平的金属或聚四氯乙烯盘。

一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋转得到一层均匀的光刻胶图层
第三步：软烘，去除光刻胶中的溶剂
第四步：对准和曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上
第五步：曝光后烘培，将光刻胶在100到110的热板上进行曝光后烘培
第六步：显影，在硅片表面光刻胶中产生图形。

光刻胶上的可溶解区域被化学显影剂溶解，将可见的岛或者窗口图形留在硅片表面。

最通常的显影方法是旋转、喷雾、浸润，然后显影，硅片用去离子水（DI）冲洗后甩干。

第七步：坚膜烘培，挥发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性
第八步：显影后检查，检查光刻胶图形的质量，找出有质量问题
的硅片，描述光刻胶工艺性能以满足规范要求
2.解释发生刻蚀反应的化学机理和物理机理。

（P412）
干法刻蚀系统中，刻蚀作用是通过化学作用或物理作用，或者化学和物理的共同作用来实现的。

在纯化学机理中，等离子体产生的反应元素（自由基和反应原子）与硅片表面的物质发生反应。

物理机理的刻蚀中，等离子体产生的能带粒子（轰击的正离子）在强电场下朝硅片表面加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料。

3.描述CVD反应中的8个步骤。

(P247)
1) 气体传输至淀积区域：反应气体从反应腔入口区域流动到硅片表面的淀积区域；
2) 膜先驱物的形成：气相反应导致膜先驱物（将组成最初的原子和分子）和副产物的形成；
3) 膜先驱物附着在硅片表面：大量膜先驱物输运到硅片表面；
4)膜先驱物粘附：膜先驱物粘附在硅片表面；
5) 膜先驱物扩散：膜先驱物向膜生长区域的表面扩散；
6) 表面反应：表面化学反应导致膜淀积和副产物的生成；
7) 副产物从表面移除：吸附（移除）表面反应的副产物
8）副产物从反应腔移除：反应副产物从淀积区域随气体流动到反应腔出口并排出
5.离子注入设备的5个主要子系统。

（P453）
（1）离子源：待注入物质必须以带电粒子束或离子束的形式存在。

注入离子在离子源中产生
（2）引出电极（吸极）和离子分析器：传统注入机吸极系统收集离子源中产生的所有正离子并使它们形成粒子束，离子通过离子源上的一个窄缝得到吸收。

（3）加速管：为了获得更高的速度，出了分析器磁铁，正离子还要再加速管中的电场下进行加速
（4）扫描系统：扫描在剂量的统一性和重复性方面起着关键租用。

（5）工艺室:离子束向硅片的注入发生在工艺腔中。

二.简答
1.氧化生长模式（P215）
在硅片和氧化物的界面处，通过氧化物的氧气运动控制并限制氧化层的生长。

对于连续生长氧化层，氧气必须进去和硅片接触紧密。

然而，SiO2将隔离开氧气和硅片。

氧化物生长发生在氧分子通过已生成的二氧化硅层运动进入硅片的过程中。

这种运动称为扩散（更精确的说是气体穿过固态阻挡层的扩散）。

扩散是一种材料在另一种材料中的运动。

2.定义刻蚀选择比。

干法刻蚀的选择比是高还是低？高选择比意味着什么？（10分）(P409)
选择比指在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快
多少。

它定义为刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。

S R=E f/Er E
=被刻蚀材料的刻蚀速率E r=掩蔽层材料的刻蚀速率
f
干法刻蚀选择比低
高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料。

一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料（刻蚀到恰当的深度时停止）并且保护的光刻胶也未被刻蚀。

3.描述RCA清洗工艺。

（P126）
工业标准湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺.
1号标准清洗液（SC-1）和2号标准清洗液（SC-2）。

这两种化学配料都是以过氧化氢为基础。

SC-1的化学配料为NH4OH/H2O2/H2O(氢氧化铵/过氧化氢/去离子水)这三种化学物按1:1:5到1：2：7的配比混合，它是碱性溶液，能去除颗粒和有机物质，SC-1湿法清洗主要通过氧化颗粒或电学排斥起作用。

SC-2的组分是HCL/H2O2/H2O（盐酸/过氧化氢/去离子水）,按1：1：6到1：2：8的配比混合，用于去除硅片表面的金属。

改进后的RCA 清洗可在低温下进行，甚至低到45摄氏度。

4.干法刻蚀和湿法刻蚀哪个好？产业用哪一个？（P405）
5.长SiO2的意义（P212）
1.保护器件避免划伤和沾污
2.限制带电载流子场区隔离（表面钝化）
3.栅氧或存储单元结构中的介质材料
4.掺杂中的注入掩蔽
5.金属导电层间的电介质
6.减少表面悬挂键
三.举例
1.集成电路的制造步骤（P6）
Wafer preparation(硅片准备)
Wafer fabrication (硅片制造)
Wafer test/sort (硅片测试和拣选)
Assembly and packaging (装配和封装)
Final test(终测)
2.污染源（P112）
（1）空气:净化级别标定了净化间的空气质量级别，它是由净化室空气中的颗粒尺寸和密度表征的；
（2）人:人是颗粒的产生者，人员持续不断的进出净化间，是净化间沾污的最大来源；
（3）厂房:为了是半导体制造在一个超洁净的环境中进行，有必要采用系统方法来控制净化间区域的输入和输出；
（4）水:需要大量高质量、超纯去离子水，城市用水含有大量的沾污
以致不能用于硅片生产。

去离子水是硅片生产中用得最多的化学品（5）工艺用化学品:为了保证成功的器件成品率和性能，半导体工艺所用的液态化学品必须不含沾污；
（6）工艺气体:气体流经提纯器和气体过滤器以去除杂质和颗粒；（7）生产设备:用来制造半导体硅片的生产设备是硅片生产中最大的颗粒来源。

3.集成电路封装形式（P532）
1）双列直插封装（DIP）
2）单列直插封装（SIP）
3）薄小型封装（TSOP）
4）四边形扁平封装（QFP）
5）塑料电极芯片载体（PLCC）
6）无管教芯片载体（LCC）
四.名词解释
1）active component 有源器件：可控制电流方向，放大信号，并产生复杂电路的器件。

例如，二极管，晶体管
2）anneal 退火：
3）base 基极、基区
4）CD 关键尺寸: 芯片上的物理尺寸特征被称为特征尺寸，硅片上的最小特征尺寸就是关键尺寸CD。

将CD作为定义制造复杂性水平的标准，也就是如果你拥有在硅片上制造某种CD的能力，那你就能
加工其他所有特征尺寸，由于这些尺寸更大，因此更容易生产。

5）CMP 化学机械平坦化：CMP：通过比去除低处图形更快的速率去除高处图形以获得均匀表面，是一种化学和机械作用结合的平坦化过程。

6）deposition 淀积：
7）diffusion 扩散：扩散是由粒子浓度较高的地方向着浓度较低地方进行，从而使得粒子的分布逐渐趋于均匀；浓度的差别越大，扩散越快；温度越高，扩散也越快。

8）plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD ：等离子体增强CVD过程使用等离子体能量来产生并维持CVD反应。

膜厚均匀性好，产量高，成本低，因淀积温度低，可用于器件表面钝化。