集成电路工艺
-
2023年2月25日发(作者：消防视频观后感)1、CZ单晶生长法定义：Czochralski(CZ)－查克洛斯基法生长单晶硅，把熔化了的半导体
级硅液体变为有正确晶向并且被掺杂成n型或p型的固体硅锭。85％以上的单晶硅是采用
CZ法生长出来的。
CZ法特点：a.低功率IC的主要原料。b.占有～80％的市场。c.制备成本较低。d.硅片
含氧量高。
2、描述氧化物的生长速率，影响这种速率的参数是什么？氧化物生长速率用于描述氧化物
在硅片上生长的快慢。影响他的参数有温度、压力、氧化方式(干氧或湿氧)、硅的晶向与掺
杂水平。
3、短沟道效应（ShortChannelEffect）：短沟道效应主要是指阈值电压与沟道相关到非
常严重的程度。源-漏两极的p-n结将参与对位于栅极下的硅的耗尽作用，同栅极争夺对该
区电荷的控制。栅长Lg越短，被源-漏两极控制的这部分电荷所占的份额比越大，直接造成
域值电压Vt随栅长的变化。
4、方块电阻（薄层电阻）：方块电阻的大小直接反映了扩散入硅内部的净杂质总量。
Q:从表面到结边界这一方块薄层中单位面积上杂质总量。
5、体电阻与方块电阻的关系：
方块时，l＝w，R＝RS。所以，只要知道了某个掺杂区域的方块电阻，就知道了整个掺杂区
域的电阻值。
6、固溶度（solubility）:在平衡条件下，杂质能溶解在硅中而不发生反应形成分凝相的
最大浓度。
7、扩散定义：材料中元素分布的不均勻会导致扩散行为的进行，使得元素由浓度高处向浓
度低处移动，从而产生的一种使浓度或温度趋于均匀的定向移动。
8、扩散的微观机制都有哪些？给出相关扩散方式的定义及扩散杂质的种类。①间隙式扩散：
杂质进入晶体后，仅占据晶格间隙，在浓度梯度作用下，从一个原子间隙到另一个相邻的原
子间隙逐次跳跃前进。每前进一个晶格间距，均必须克服一定的势垒能量。势垒高度Ei约
为0.6~1.2eV；间隙式扩散杂质包括Au,Ag,Cu,Fe,Ni,Zn,Mg,O等，这些杂质均属
于快扩散杂质。②替位式扩散：杂质进入晶体后，占据晶格原子的原子空位（空格点），在
浓度梯度作用下，向邻近原子空位逐次跳跃前进。每前进一步，均必须克服一定的势垒能
量。替位式原子必须越过的势垒高度为Es约3～4eV。替位式扩散杂质包括B,P,As,Sb,Ga,
Al,Ge等，这些杂质均属于慢扩散杂质。
9、扩散的宏观机制：扩散是微观粒子做无规则热运动的统计结果，这种运动总是由粒子浓
度较高的地方向浓度低的地方进行，而使得粒子的分布逐渐趋于均匀。扩散的原始驱动力是
体系能量最小化。
10、恒定表面源扩散：扩散过程中，硅片表面杂质浓度始终不变这种类型的扩散称为恒定表
面源扩散。其扩散后杂质浓度分布为余误差函数分布。
11、有限表面源扩散：扩散前在硅片表面先淀积一层杂质，在整个过程中，这层杂质作为
扩散源，不再有新源补充，杂质总量不再变化。这种类型的扩散称为有限表面源扩散。其扩
散后杂质浓度分布为高斯函数分布。
12、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：假如杂质原子沿硅片表面方向迁移，就发生了横向扩
散。
14、简述两步扩散的含义与目的。
答：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，以控制扩散深度与表面浓度，主扩散
的同时也往往进行氧化。
15、离子注入定义：离化后的原子在强电场的加速作用下，注射进入靶材料的表层，以改变
这种材料表层的物理或化学性质。
16、1）射程R：离子从进入靶到停止为止走过的总距离。2）投影射程：射程在离子入射方
向投影的长度。3）平均投影射程Rp：所有入射离子的投影射程的平均值。
4）标准偏差△Rp：
17、阻止机制：材料对入射离子的阻止能量的大小用阻止机制来衡量。阻止机制表示离子在
靶内受到阻止的概率。1963年，Lindhard,ScharffandSchiott首先确立了注入离子在靶
内分布理论，简称LSS理论。LSS理论认为，注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立
的过程：1）电子阻止机制：来自原子之间的电子阻止，属于非弹性碰撞。2）核阻止机制：
来自原子核之间的碰撞，属于原子核之间的弹性碰撞。总能量损失为两者的与。
18、什么是横向效应？指的是注入离子在垂直于入射方向平面内的分布情况。横向效应不但
与入射离子的种类有关，还与入射能量有关。横向效应影响MOS晶体管的有效沟道长度。
19、离子注入的沟道效应：当离子沿晶轴方向入射时，大部分离子将沿沟道运动，不会受到
原子核的散射，方向基本不变，可以走得很远。
20、离子注入的晶格损伤：高能离子注入硅片后与靶原子发生一系列碰撞，可能使靶原子发
生位移，被位移原子还可能把能量依次传给其它原子，结果产生一系列的空位－间隙原子对
及其它类型晶格无序的分布。这种因为离子注入所引起的简单或复杂的缺陷统称为晶格损
伤。
21、离子注入损伤的产生？1）移位原子：因碰撞而离开晶格位置的原子。2）移位阈能Ed：
使一个处于平衡位置的原子发生移位，所需的最小能量.(对于硅原子,Ed≈15eV)。3）注
入离子通过碰撞把能量传给靶原子核及其电子的过程，称为能量传递过程。
22、级联碰撞：位移原子称为反冲原子。与入射离子碰撞而发生位移的原子，称为第一级反
冲原子，与第一级反冲原子碰撞而位移的原子，称为第二级反冲原子，依次类推，这种不断
碰撞的现象称为“级联碰撞”。
23、光刻的定义：光刻是一种图形复印与化学腐蚀相结合的精密表面加工技术。2）光刻的
目的就是在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形从而实现选择性
扩散与金属薄膜布线的目的。
24、光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂与溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混
合液体。2）根据其化学反应机理与显影原理，可分负性胶与正性胶两类。光照后形成不可
溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。
3）基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型：光聚合型、光分解型、光交联型。
25、分辨率定义：光刻中一个重要的性能指标是每个图形的分辨率，分辨率是将硅片上两个
邻近的特征图形区分开来的能力。
26、光刻工艺中的HMDS是什么？它其什么作用？答：HMDS是六甲基二硅胺烷。HMDS起到
提高粘附力的作用。HMDS影响硅片表面使之疏离水分子，同时形成对光刻胶材料的结合力。
它本质是作为硅片与光刻胶的连接剂，所以这些材料具有化学相容性。
27、列出并解释两种形式的光波干涉。答：光波的干涉：波本质上是正弦曲线。任何形式
的正弦波只要有相同的频率就能相互干涉。例如，波的干涉可能是两个水波彼此相互作用并
部分相互抵消。有两种类型的干涉基于波是否有相同的相位。1)相长干涉：两列波相位相同
彼此相加;2)相消干涉：两列波相位不同彼此相减。
28、什么是数值孔径（NA）？给出他的公式。
答：透镜收集衍射光的能力被称为透镜的数值孔径（NA）由下式定义：NA=（n）Sin0m约等
于（n）透镜的半径/透镜的焦长。其中，n=图像介质的折射率（对于空气，n约等于1）0m=
主光轴与透镜边缘线的夹角。
29、驻波效应：光线照射到光刻胶与晶圆的界面上会产生部分反射。反射光与入射光会叠加
形成驻波，形成驻波效应。驻波效应影响光刻分辨率。后烘烤后会部分消除驻波效应。
30、定义刻蚀，刻蚀的目标是什么？定义：用化学或物理方法有选择的从硅片表面去除不
需要的材料的过程。2）目标：在涂胶的硅片上正确的复制掩膜图形。
31、化学气相淀积定义：指使一种或数种物质的气体，以某种方式激活后，在衬底发生化学
反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术。其英文原名为“ChemicalVapourDeposition”，
简称为“CVD”。
32、什么是LOCOS与STI？为什么在高级IC中，STI取代了LOCOS？
LOCOS：局部氧化STI：浅槽隔离。取代原因：1）更有效地器件隔离的需要，尤其是对DRAM
器件而言；2）对晶体管隔离而言，表面积显著减小；3）超强的闩锁保护能力；4）对沟道
没有侵蚀；5）与CMP的兼容。
33、列举与论述三种传统的平坦化方法及相关的定义。1）反刻：由表面图形形成的表面起
伏可以用一层厚的介质或其它材料作为平坦化的牺牲层（如光刻胶或SOG）来进行平坦化，
这一层牺牲材料填充空洞与表面的低处。然后用干法刻蚀技术刻蚀这一层牺牲层，通过用比
低处图形快的刻蚀速率刻蚀掉高处的图形来使表面平坦化。这一工艺称为反刻平坦化。刻蚀
过程一直在进行，直被刻蚀的介质层达到一个最后的厚度，同时平坦化材料仍然填充着表面
的低处，有不同的工艺，这取决于图形金属层次等。把表面相近的台阶变得平滑是一种拒不
平坦化。反刻不能实现全局的平坦化。
2）玻璃回流：是升高温度的情况下给掺杂氧化硅加热，使它发生流动。
3）旋涂膜层：是在硅片表面上旋涂不同液体材料以获得平坦化的一种技术，主要用作层间
介质。
34、互连意指由导电材料，如铝、多晶硅或铜制的连线将电信号传输到芯片的不同部分。也
被用做芯片上器件与整个封装之间普通的金属连接。2）接触是指芯片内的器件与第一层金
属之间在硅表面的连接。3）通孔是指穿过各种介质从某一金属到毗邻的另一金属层形成电
通路的开口。4）填充薄膜是指用金属薄膜填充通孔，以便在两金属层之间形成电连接。
35、什么是欧姆接触？它的优点是什么？
答：在硅上形成期望的电接触界面，被称为欧姆接触。优点是接触电阻小。
36、定义硅化物，解释难溶金属硅化物在硅片制造业中的重要性。
硅化物是一种具有热稳定性的金属化合物，在硅/难熔金属的分界面具有低的电阻率。2）重
要性：为了提高芯片性能，需要减小许多源漏与栅区硅接触的电阻。
37、什么是STI？它取代了什么工艺？
答：STI工艺是“浅槽隔离”，用来在硅片表面的器件之间形成隔离区，STI技术的主要绝
缘材料是淀积氧化物。它取代了LOCOS工艺来对0.25um工艺技术进行隔离的实现。