集成电路工艺考试题

一、名词解释

（1）化学气相沉积：化学气体或蒸气和晶圆表面的固体产生反应，在表面上以薄膜形式产生固态的副产品，其它的副产品是挥发性的会从表面离开。

（2）物理气相沉积：“物理气相沉积”通常指满意下面三个步骤的一类薄膜生长技术:

a.所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体;

b.生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底;

c.蒸汽在衬底表面上凝聚，形成薄膜

(3)溅射镀膜：溅射镀膜是利用电场对辉光放电过程中产生出来的带电离子进行加速，使其获得一定的动能后，轰击靶电极，将靶电极的原子溅射出来，沉积到衬底形成薄膜的方法。

(4)蒸发镀膜：加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸汽流并入射到硅片（衬底）表面，凝结形成固态薄膜。

(5)替位式扩散：占据晶格位置的外来原子称为替位杂质。只有当替位杂质的近邻晶格上出现空位，替位杂质才能比较轻易地运动到近邻空位上

(6)间隙式扩散：间隙式扩散指间隙式杂质从一个间隙位置运动到相邻的间隙位置。

(7)有限表面源扩散：扩散开始时，表面放入一定量的杂质源，而在以后的扩散过程中不再有杂质加入，此种扩散称为有限源扩散。

(8)恒定表面源扩散：在整个扩散过程中，杂质不断进入硅中，而表面杂质浓度始终保持不变。

(9)横向扩散：由于光刻胶无法承受高温过程，扩散的掩膜都是二氧化硅或氮化硅。当原子扩散进入硅片，它们向各个方向运动：向硅的内部，横向和重新离开硅片。假如杂质原子沿硅片表面方向迁移，就发生了横向扩散。

(10)保形覆盖：保形覆盖是指无论衬底表面有什么样的倾斜图形在所有图形的上面都能沉积有相同厚度的薄膜。

二、简述题

1、简述两步扩散的含义与目的。

答：为了同时满足对表面浓度、杂质总量以及结深等的要求，实际生产中常采用两步扩散工艺：第一步称为预扩散或预淀积，在较低的温度下，采用恒定表面源扩散方式在硅片表面扩散一层杂质原子，其分布为余误差涵数，目的在于控制扩散杂质总量；第二步称为主扩散或再分布，将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散，以控制扩散深度和表面浓度，主扩散的同时也往往进行氧化。

2、扩散掺杂与离子注入掺杂所形成的杂质浓度分布各自的特点是什么？与扩散掺杂相比离子注入掺杂的优势与缺点各是什么?

答：扩散杂质所形成的浓度分布：杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来完成，杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面，这些杂质浓度将从表面到体内单调下降，而杂质分布主要是由温度与扩散时间来决定。离子注入杂质所形成的浓度分布：掺杂离子以离子束的形式注入半导体内，杂质浓度在半导体内有个峰值分布，杂质分布主要由离子质量和注入能量决定。

(1).离子注入掺杂的优势:相对于扩散工艺，离子注入的主要好处在于能更正确地控制掺杂原子数目、掺杂深度、横向扩散效应小和较低的工艺温度，较低的温度适合对化合物半导体进行掺杂，因为高温下化合物的组分可能发生变化，另外，较低的温度也使得二氧化硅、氮化硅、铝、光刻胶、多晶硅等都可以用作选择掺杂的掩蔽膜，热扩散方法的掩膜必须是耐高温材料。

(2)离子注入掺杂的缺点:主要副作用是离子碰撞引起的半导体晶格断裂或损伤。因此，后续的退化处理用来去除这些损伤。

3、简述离子注入工艺中退火的主要作用。

答：由于离子注入所造成的损伤区及畸形团，增加了散射中心及陷阱能级，使迁移率和寿命等半导体参数下降。此外，大部分的离子在被注入时并不位于替位位置，未退火之前的注入

区域将呈显高阻区。为（１）激活被注入的离子（使其变成替位杂质）；（２）恢复有序的晶格结构（如果是无定形结构，就谈不上替位杂质与间隙杂质）,其目的是恢复迁移率（减少散射中心）和恢复寿命（减少缺陷能级，减少陷阱），必须在适当的时间与温度下将半导体退火。

4、简述沟道效应的含义及其对离子注入可能造成的影响如何避免？

答：对晶体进行离子注入时，当离子注入的方向与与晶体的某个晶向平行时，一些离子将沿沟道运动，受到的核阻止作用很小，而且沟道中的电子密度很低。受到的电子阻止也很小，这些离子的能量损损失率很低，注入深度就会大于无定形衬底中深度，这种现象称为沟道效应。

沟道效应的存在，使得离子注入的浓度很难精确控制，因为它会使离子注入的分布产生一个很厂的拖尾，偏离预计的高斯分布规律。

沟道效应降低的技巧：（1）、覆盖一层非晶体的表面层、将硅晶片转向或在硅晶片表面制造一个损伤的表层。（2）、将硅晶片偏离主平面5-10度，也能有防止离子进入沟道的效果。（3）、先注入大量硅或锗原子以破坏硅晶片表面，可在硅晶片表面产生一个随机层。

5、SiO2膜在IC器件中的有哪些应用？

答：（1）、用作选择扩散的掩膜；

（2）、用作器件表面保护及钝化；

（3）、用作器件中的绝缘介质（隔离、绝缘栅、多层布线绝缘、电容介质）；

(4)离子注入中用作掩蔽层及缓冲介质层等。

CVD二氧化硅应用：钝化层；浅沟槽绝缘(STI)；侧壁空间层；金属沉积前的介电质层(PMD)；金属层间介电质层(IMD)

6、简述干氧氧化与湿氧氧化各自的特点，通常用哪种工艺制备较厚的二氧化硅层？

答：干氧氧化：（优）结构致密，表面平整光亮；对杂质掩蔽能力强；钝化效果好；生长均匀性、重复性好；表面对光刻胶的粘附好，（缺）生长速率非常慢。

湿氧氧化：（优）生长速率介于干O2与水汽氧化之间；可由水温、炉温调节生长速率，工艺灵活性大；对杂质的掩蔽能力、钝化效果能满足工艺要求，（缺）表面存在羟基使其对光刻胶的粘附不好。

通常用湿氧氧化工艺制备较厚的二氧化硅层。在实际生产中，对于制备较厚的二氧化硅层来说往往采用干氧-湿氧-干氧相结合的氧化方式，既保证了二氧化硅层表面和Si-SiO2界面的质量,有解决了生长效率的问题。

7、采用热氧化法制备二氧化硅层最容易引入哪种污染物，它会对MOS管造成何种影响，如何减少这种污染？

答：最容易引入的污染物是Na+。Na+离子很容易进入SiO2中,它不仅扩散系数大,而且迁移率大,最主要的影响是引起MOS晶体管的阈值电压不稳定, 因此,Na+离子含量成为SiO2质量好坏的重要标志，如何钝化可动Na离子就成为一个重要课题．

进入SiO2的Na离子数量依赖于氧化过程中的清洁度,为了降低Na离子的污染,可以采取一些预防措施,包括:(1)使用含氯的氧化工艺,(2)用氯周期性地清洗管道\炉管\和相关的容器(3)采用超纯净的化学试剂,保证气体及气体传输过程的清洁.

8、与普通溅射法相比，磁控溅射的特点是什么？

答：普通溅射法有两个缺点：一是溅射方法淀积薄膜的速率低；二是所需的工作气压较高，这两者综合效果是气体分子对薄膜产生的污染的可能性提高。

磁控溅射：使电子的路径不再是直线，而是螺旋线，增加了与气体原子发生碰撞的几率，在同样的电压和气压下可以提高电离的效率，提高了沉积速率．该方法淀积速率可比其他溅射方法高出一个数量级，薄膜质量好。这是磁场有效地提高了电子与气体分子的碰撞几率，因而工作气压可以明显下降，较低的气压条件下溅射原子被散射的几率减小。这一方面降低了薄膜污染的倾向，另一方面也将提高入射到衬底表面原子的能量，因而可以很到程度上改