2013年工艺课B卷标准答案及评分细则

《集成电路工艺》B卷标准答案及评分细则

一、填空题（每空1分共12分）

1、芯片元器件数

2、每一年半 1959

3、三 750 ℃

4、都不同最终的器件性能

5、反应离子刻蚀硼磷硅玻璃

6、硅的局部氧化轻掺杂漏

二、简答题（每小题8分共56分）

1、影响二氧化硅热生长的因素有哪些？（8分）

答案：氧化温度、氧化时间、氧化方式、掺杂效应、硅片晶向、反应室的压力。评分细则：答出“氧化温度”、“氧化时间”、“氧化方式”三个因素各得2分；答出“掺杂效应”得1分；“硅片晶向”得0.5分；“反应室的压力”得0.5分。

2、为什么要进行离子注入的退火？（8分）

答案：消除晶格损伤，并且使注入的杂质转入替位位置从而实现电激活。

评分细则：答出“消除晶格损伤”得3分；答出“使注入的杂质转入替位位置”得2分；答出“实现电激活”得3分。

3、请简要回答光刻的8个基本步骤。（8分）

答案：1）气相成底膜；2）旋转涂胶；3）软烘；4）对准和曝光；5）曝光后烘培（PEB）；6）显影；7）坚膜烘培；8）显影检查。

评分细则：每个基本步骤回答正确得1分。

4、请回答刻蚀的概念及刻蚀的工艺目的。（8分）

答案：用化学或物理的方法，有选择地去除硅片表面层材料的过程称为刻蚀。刻蚀的工艺目的：把光刻胶图形精确地转移到硅片上，最后达到复制掩膜版图形的目的。

评分细则：答出“用化学或物理的方法去除表面层材料”得3.0分；答出“有选择地去除硅片表面层材料的过程”得2分；目的回答正确得3分。

5、请简要描述化学气相沉积CVD的概念，并写出LPCVD Si3N4的化学反应式及沉积温度（注：使用二氯二氢硅

SiH2Cl2和氨气NH3沉积）。（8分）

答案：化学气相沉积是利用电阻加热、等离子体、光辐射等能源使某些气态物质发生化学反应，生成固态物质并沉积在衬底表面形成薄膜的过程。

LPCVD Si3N4的化学反应式：SiH2Cl2＋4 NH3→Si3N4＋6 HCl＋6 H2

沉积温度： 700℃～800℃

评分细则：答出“利用电阻加热、等离子体、光辐射等能源使某些气态物质发生化学反应”得3分；答出“生成固态物质并沉积在衬底表面”得3分；“化学反应式”和“沉积温度”回答正确各得1分。

6、请描述溅射过程（6个基本步骤）（8分）

答案：溅射有6个基本步骤：

1）在高真空腔等离子体中产生正氩离子，并向具有负电势的靶材料加速；2）在加速中离子获得动能，并轰击靶；

3）离子通过物理过程从靶表面撞击出（溅射）原子；

4）被撞击出（溅射）的原子迁移到硅表面；

5）被溅射的原子在硅片表面凝聚并形成膜，薄膜具有与靶相同的材料组分；6）多于粒子由真空泵抽走。

评分细则：前5个步骤回答正确各得1.4分；最后的步骤回答正确得1分。7、在“现代先进的0.18μm CMOS集成电路工艺技术”中，轻掺杂漏和侧墙的工艺目的是什么？画图示意轻掺杂漏、侧墙、源漏注入的形成。（8分）

答案：轻掺杂漏（LDD）工艺目的：减小源漏间的穿通和沟道漏电，提高源漏击穿电压。

侧墙工艺目的：侧墙用来环绕多晶硅栅侧壁掩蔽大剂量的S/D注入以免其接近沟道导致源漏穿通。

轻掺杂漏、侧墙、源漏注入的形成如下图所示。

评分细则：两个工艺目的回答完整正确各得3分；图画对得2分，意思表达不

完整及图标识错误等酌情扣分。

三、计算题（每小题7分共14分）

1、已知某台分步重复光刻机的紫外光源的波长为365nm、其光学系统的数值

孔径为0.71，试计算该设备光刻图像连续保持清晰的范围。（7分）

答案: 焦深DOF ＝λ／2（NA）2＝365/2×0.712≈365nm，即该设备光刻图像连续保持清晰的范围是365nm。

评分细则：公式正确得3分；计算结果正确得1分；答出“该设备光刻图像连续保持清晰的范围”得3分。

2、已知某台离子注入机的束斑为2.5cm2、束流为2.5mA、注入时间为1.6ms，试计算硼离子（B+）注入剂量。（注：电子电荷q = 1.6×10－19库仑）（7分）答案：φ = It／qnA =2.5×10-3×1.6×10-3/1.6×10-19×1×2.5 = 1.0×1013cm-2评分细则：公式正确得3分；单位正确得2分；计算结果正确得2分。

四、画图题（18分）

在“早期基本的3.0μm CMOS集成电路工艺技术”中，有7大工艺步骤：1）双阱工艺；2）LOCOS隔离工艺；3）多晶硅栅结构工艺；4）源/漏（S/D）注入工艺；5）金属互连的形成；6）制作压点及合金；7）参数测试。

请写出其中的双阱工艺和LOCOS隔离工艺的具体工艺流程，并画出双阱工艺和LOCOS隔离工艺所对应的器件制作剖面图及其对应的版图（注意：版图要标出亮区或暗区；剖面图要标出各区名称）。

答案：双阱工艺

具体工艺流程：备片→初氧氧化→光刻N阱区→N阱磷注入→刻蚀初氧层→光刻P阱区→P阱硼注入→阱推进。

N阱光刻版图及N阱剖面图：

P阱光刻版图及P阱剖面图：

LOCOS隔离工艺

具体工艺流程：垫氧氧化→氮化硅沉积→光刻有源区→光刻NMOS管场区→N MOS管场区硼注入→场区选择氧化。

有源区光刻版图及器件剖面图：

NMOS管场区光刻版图及剖面图：

评分细则：“双阱工艺”和“LOCOS隔离工艺”的具体工艺流程书写完整正确各得3分；8张图每画对一张得1.5分；图名称、亮区、暗区、剖面图各区每处无标识扣0.1分。

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