《集成电路工艺原理》课程+试题库

1一、填空题（30分=1分*30）10题/章晶圆制备1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG），有时也被称为（电子级硅）。2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。3．晶圆的英文是（wafer），其常用的材料是（硅）和（锗）。4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是（单晶生长）、整型、（切片）、磨片倒角、刻蚀、（抛光）、清洗、检查和包装。5．从半导体制造来讲，晶圆中用的昀广的晶体平面的密勒符号是（100）、（110）和（111）。6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有正确晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中）。影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。氧化10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。13．用于热工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI）。15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（）、退火和合金。17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。218．热氧化的目标是按照（）要求生长（）、（）的二氧化硅薄膜。19．立式炉的工艺腔或炉管是对硅片加热的场所，它由垂直的（石英工艺腔）、（加热器）和（石英舟）组成。淀积20．目前常用的CVD系统有：（APCVD）、（LPCVD）和（PECVD）。21．淀积膜的过程有三个不同的阶段。第一步是（晶核形成），第二步是（聚焦成束），第三步是（汇聚成膜）。22．缩略语PECVD、LPCVD、HDPCVD和APCVD的中文名称分别是（等离子体增强化学气相淀积）、（低压化学气相淀积）、高密度等离子体化学气相淀积、和（常压化学气相淀积）。23．在外延工艺中，如果膜和衬底材料（相同），例如硅衬底上长硅膜，这样的膜生长称为（同质外延）；反之，膜和衬底材料不一致的情况，例如硅衬底上长氧化铝，则称为（异质外延）。24．如果淀积的膜在台阶上过度地变薄，就容易导致高的（膜应力）、（电短路）或者在器件中产生不希望的（诱生电荷）。25．深宽比定义为间隙得深度和宽度得比值。高的深宽比的典型值大于（）。高深宽比的间隙使得难于淀积形成厚度均匀的膜，并且会产生（）和（）。26．化学气相淀积是通过（）的化学反应在硅片表面淀积一层（）的工艺。硅片表面及其邻近的区域被（）来向反应系统提供附加的能量。27．化学气相淀积的基本方面包括：（）；（）；（）。28．在半导体产业界第一种类型的CVD是（），其发生在（）区域，在任何给定的时间，在硅片表面（）的气体分子供发生反应。29．HDPCVD工艺使用同步淀积和刻蚀作用，其表面反应分为：（）、（）、（）、热中性CVD和反射。金属化30．金属按其在集成电路工艺中所起的作用，可划分为三大类：（）、（）和（）。31．气体直流辉光放电分为四个区，分别是：无光放电区、汤生放电区、辉光放电区和电弧放电区。其中辉光放电区包括前期辉光放电区、（）和（），则溅射区域选择在（）。32．溅射现象是在（）中观察到的，集成电路工艺中利用它主要用来（），还可3以用来（）。33．对芯片互连的金属和金属合金来说，它所必备一些要求是：（导电率）、高黏附性、（淀积）、（平坦化）、可靠性、抗腐蚀性、应力等。34．在半导体制造业中，昀早的互连金属是（铝），在硅片制造业中昀普通的互连金属是（铝），即将取代它的金属材料是（铜）。35．写出三种半导体制造业的金属和合金（Al）、（Cu）和（铝铜合金）。36．阻挡层金属是一类具有（高熔点）的难熔金属，金属铝和铜的阻挡层金属分别是（W）和（W）。37．多层金属化是指用来（）硅片上高密度堆积器件的那些（）和（）。38．被用于传统和双大马士革金属化的不同金属淀积系统是：（）、（）、（）和铜电镀。39．溅射主要是一个（）过程，而非化学过程。在溅射过程中，（）撞击具有高纯度的靶材料固体平板，按物理过程撞击出原子。这些被撞击出的原子穿过（），昀后淀积在硅片上。平坦化40．缩略语PSG、BPSG、FSG的中文名称分别是（）、（）和（）。41．列举硅片制造中用到CMP的几个例子：（）、LI氧化硅抛光、（）、（）、钨塞抛光和双大马士革铜抛光。42．终点检测是指（CMP设备）的一种检测到平坦化工艺把材料磨到一个正确厚度的能力。两种昀常用的原位终点检测技术是（电机电流终点检测）和（光学终点检测）。43．硅片平坦化的四种类型分别是（平滑）、部分平坦化、（局部平坦化）和（全局平坦化）。44．20世纪80年代后期，（）开发了化学机械平坦化的（），简称（），并将其用于制造工艺中对半导体硅片的平坦化。45．传统的平坦化技术有（）、（）和（）。46．CMP是一种表面（全局平坦化）的技术，它通过硅片和一个抛光头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有（磨料），并同时施加（压力）。47．磨料是精细研磨颗粒和化学品的混合物，在（）中用来磨掉硅片表面的特殊材料。常用的有（）、金属钨磨料、（）和特殊应用磨料。48．有两种CPM机理可以解释是如何进行硅片表面平坦化的：一种是表面材料与磨料发生化学反应生成一层容4易去除的表面层，属于（）；另一种是（），属于（）。49．反刻属于（）的一种，表面起伏可以用一层厚的介质或其他材料作为平坦化的牺牲层，这一层牺牲材料填充（），然后用（）技术来刻蚀这一牺牲层，通过用比低处快的刻蚀速率刻蚀掉高处的图形来使表面的平坦化。光刻50．现代光刻设备以光学光刻为基础，基本包括：（）、光学系统、（）、对准系统和（）。51．光刻包括两种基本的工艺类型：负性光刻和（正性光刻），两者的主要区别是所用光刻胶的种类不同，前者是（负性光刻胶），后者是（正性光刻胶）。52．写出下列光学光刻中光源波长的名称：436nmG线、405nm（）、365nmI线、248nm（）、193nm深紫外、157nm（）。53．光学光刻中，把与掩膜版上图形（）的图形复制到硅片表面的光刻是（）性光刻；把与掩膜版上相同的图形复制到硅片表面的光刻是（）性光刻。54．有光刻胶覆盖硅片的三个生产区域分别为（）、（）和（）。55．I线光刻胶的4种成分分别是（）、（）、（）和添加剂。56．对准标记主要有四种：一是（），二是（），三是精对准，四是（）。57．光刻使用（）材料和可控制的曝光在硅片表面形成三维图形，光刻过程的其它说法是（）、光刻、掩膜和（）。58．对于半导体微光刻技术，在硅片表面涂上（）来得到一层均匀覆盖层昀常用的方法是旋转涂胶，其有4个步骤：（）、旋转铺开、旋转甩掉和（）。59．光学光刻的关键设备是光刻机，其有三个基本目标：（使硅片表面和石英掩膜版对准并聚焦，包括图形）；（通过对光刻胶曝光，把高分辨率的投影掩膜版上图形复制到硅片上）；（在单位时间内生产出足够多的符合产品质量规格的硅片）。刻蚀60．在半导体制造工艺中有两种基本的刻蚀工艺：（）和（）。前者是（）尺寸下刻蚀器件的昀主要方法，后者一般只是用在大于3微米的情况下。561．干法刻蚀按材料分类，主要有三种：（）、（）和（）。62．在干法刻蚀中发生刻蚀反应的三种方法是（化学作用）、（物理作用）和（化学作用与物理作用混合）。63．随着铜布线中大马士革工艺的引入，金属化工艺变成刻蚀（介质）以形成一个凹槽，然后淀积（金属）来覆盖其上的图形，再利用（CMP）把铜平坦化至ILD的高度。64．刻蚀是用（化学方法）或（物理方法）有选择地从硅片表面去除不需要材料的工艺过程，其基本目标是（在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形）。65．刻蚀剖面指的是（被刻蚀图形的侧壁形状），有两种基本的刻蚀剖面：（各向同性）刻蚀剖面和（各向异性）刻蚀剖面。66．一个等离子体干法刻蚀系统的基本部件包括：（）、（）、气体流量控制系统和（）。67．在刻蚀中用到大量的化学气体，通常用氟刻蚀（）；用氯和氟刻蚀（）；用氯、氟和溴刻蚀硅；用氧去除（）。68．刻蚀有9个重要参数：（）、（）、刻蚀偏差、（）、均匀性、残留物、聚合物形成、等离子体诱导损伤和颗粒污染。69．钨的反刻是制作（）工艺中的步骤，具有两步：第一步是（）；第二步是（）。扩散70．本征硅的晶体结构由硅的（）形成，导电性能很差，只有当硅中加入少量的杂质，使其结构和（）发生改变时，硅才成为一种有用的半导体，这一过程称为（）。71．集成电路制造中掺杂类工艺有（）和（）两种，其中（）是昀重要的掺杂方法。72．掺杂被广泛应用于硅片制作的全过程，硅芯片需要掺杂（）和VA族的杂质，其中硅片中掺入磷原子形成（）硅片，掺入硼原子形成（）硅片。73．扩散是物质的一个基本性质，分为三种形态：（气相）扩散、（液相）扩散和（固相）扩散。74．杂质在硅晶体中的扩散机制主要有两种，分别是（间隙式扩散机制）扩散和（替代式扩散机制）扩散。杂质只有在成为硅晶格结构的一部分，即（激活杂质后），才有助于形成半导体硅。75．扩散是物质的一个基本性质，描述了（一种物质在另一种物质中的运动）的情况。其发生有两个必要条件：（一种材料的浓度必须高于另一种材料的浓度）和（系统内必须有足够的能量使高浓度的材料进入或通过另一6种材料）。76．集成电路制造中掺杂类工艺有（热扩散）和（离子注入）两种。在目前生产中，扩散方式主要有两种：恒定表面源扩散和（）。77．硅中固态杂质的热扩散需要三个步骤：（预淀积）、（推进）和（激活）。78．热扩散利用（高温）驱动杂质穿过硅的晶体结构，这种方法受到（时间）和（温度）的影响。79．硅掺杂是制备半导体器件中（）的基础。其中pn结就是富含（IIIA族杂质）的N型区域和富含（VA族杂质）的P型区域的分界处。离子注入80．注入离子的能量可以分为三个区域：一是（），二是（），三是（）。81．控制沟道效应的方法：（）；（）；（）和使用质量较大的原子。82．离子注入机的扫描系统有四种类型，分别为（）、（）、（）和平行扫描。83．离子注入机的目标是形成在（）都纯净的离子束。聚束离子束通常很小，必须通过扫描覆盖整个硅片。扫描方式有两种，分别是（）和（）。84．离子束轰击硅片的能量转化为热，导致硅片温度升高。如果温度超过100摄氏度，（）就会起泡脱落，在去胶时就难清洗干净。常采用两种技术（）和（）来冷却硅片。85．离子注入是一种灵活的工艺，必须满足严格的芯片设计和生产要求。其两个重要参数是（），即（）和（），即离子注入过程中，离子穿入硅片的总距离。86．昀常用的杂质源物质有（）、（）、（）和AsH3等气体。87．离子注入设备包含6个部分：（）、引出电极、离子分析器、（）、扫描系统和（）。88．离子注入工艺在（）内进行，亚0.25微米工艺的注入过程有两个主要的目标：（）；（）。89．离子注入是一种向硅衬底中引入（）的杂质，以改变其（）的方法，它是一个物理过程，即不发生（）。工艺集成90．芯片硅片制造厂可以分为6个独立的生产区：扩散区、（光刻区）、刻蚀区、（注入区）、（薄膜区）和抛光区。791．集成电路的发展时代分为：（小规模集成电路SSI）、中规模集成电路MSI、（大规模集成电路LSI）、超大规模集成电路VLSI、（甚大规模集成电路ULSI）。92．集成电路的制造分为五个阶段，分别为（硅片制造备）、（硅片制造）、硅片测试和拣选、（