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中山学院-集成电路工艺基础-A试题卷作者:日期:学院考试试题卷课程名称：集成电路工艺基础试卷类型：A卷201 0 2011学年第2学期期末考试考试方式：闭卷A拟题人：文毅日期：2011-6-1审题人：学院：电子信息学院班级：学号：姓名：注意事项：1答案一律做在答题卷上。2请写上班级、学号和姓名。Q题答止禁O内、单项选择题（共 15小题，每题2分，共30 分）1二氧化硅薄膜在半导体器件生产上的应用有（ D）对杂质的掩蔽作用对器件表面的保护和钝化作用 用于器件的电绝缘和电隔离作为电容器的介质材料 作为MOS场效应晶体管的绝缘栅材料A.B. C.D. 2. 在SiO2内和Si- SiO2界面中存在的电荷包括（C）可动离子电荷界面陷阱电荷氧化层固定电荷 氧化层陷阱电荷A.B. C.D. 3. 离子注入掺杂纯度高，是因为（B）A.杂质源的纯度高B.注入离子是通过质量分析器选出来的4. Si3N4薄膜在集成电路中的应用主要有：钝化膜 选择氧化 电容介质A. B .C.D.由于氮化硅氧化速率极低，因此被用作（B）的掩蔽膜；电子科技大学中山学院试卷第11页，共8页5. 热氧化过程中Si中杂质在Si-SiO2界面存在分凝现象，下图所示是（ B）。氧化层B. m<1C. m>1，杂质在SiO2中是慢扩散D. m>1A. Sig 、Si+2Cl2B. SiH4 a Si+2H 2，杂质在SiO2中是快扩散，杂质在SiO2中是快扩散6. 硅平面制造工艺的硼、磷扩散都属于AA.替位式扩散B.间隙式扩散7. LPCVD淀积多晶硅常用温度为 600- 650C，采用热分解法，反应方程式为：（B）C. Si3N4 3Si+2N 2D. SiHzCS >Si+Cl 2+H 28. 下面哪些说法是正确的（D）热生长SiO2只能在Si衬底上生长CVD SiO2可以淀积在硅衬底上，也可以淀积在金属、陶瓷、及其它半导体材料上CVD SiO2,衬底硅不参加反应CVD SiO 2,温度低A . B .C.D.9. 预扩散是在较_温度下（与主扩散相比），采用_扩散方式，在硅片表面扩散一层数量一定, 按形式分布的杂质。（C）A.高、恒定表面源、余误差函数C.低、恒定表面源、余误差函数10. 下面选项属于预扩散作用有（B 高、有限表面源、高斯函数D 低、有限表面源、余误差函数B）C.控制结深A.调节表面浓度B.控制进入硅表面内部的杂质总量11. 不论正胶或负胶，光刻过程中都包括如下步骤：刻蚀 前烘 显影 去胶涂胶曝光 坚膜以下选项排列正确的是：（D）A. B. C.D.12. 哪种Si外延方法存在反向腐蚀现象（ A）A 氢还原反应B.硅烷热分解B)A.感光度 B.分辨率C.粘附性 D. 抗蚀性13. 光刻胶的性能可用如下性能指标表征，其中表征光刻胶对光敏感度的性能指标是（14. 下面哪个说法是正确的（D）A.等离子体刻蚀各向异性好;B.反应离子刻蚀属于化学腐蚀过程C.湿法腐蚀各向异性好;D.溅射刻蚀各向异性好15. LOCOS工艺属于（B）A 平坦化工艺B.隔离工艺二、填空题（共10小题，每题2分,共20分）1. 某纯净的硅衬底，掺入 P元素后其导电类型为N型 （N型/P型）。2. 有限表面源扩散的杂质分布服从高斯函数分布。3. 入射离子的两种能量损失模型为：电子碰撞和核碰撞。4. 离子注入后会引起晶格损伤，一般采用热退火工艺来消除损伤。5. 物理气相淀积技术中最为基本的两种方法就是蒸发和溅射 。6. 在LPCVD中，由于hG>>ks，即质量输运系数远大于表面反应速率常数，所以，LPCVD系统中，淀积过程主要是表面反应速率控制对（对/错）7. 分子束外延是一种在超高真空下的蒸发技术，是利用蒸发源提供的定向分子束或者原子束，撞击到清洁的衬底上生成外延层的工艺过程。& 正胶（正胶/负胶）曝光后显影时感光的胶层溶解了，没有感光的胶层不溶解留下了9. 湿法刻蚀适用于粗（粗/细）线条。10. 尖楔现象是Al/Si作为互连金属材料的突出缺点。三、简答题（共 3小题，每题8分，共24 分）1. 在硅集成电路工艺基础这门课中学习到很多单项工艺。这些单项工艺可以分为哪三大类工 艺，它们分别起什么作用？并简单描述每一大类工艺包括什么主要的单项工艺。图形转换：将设计在掩膜版（类似于照相底片）上的图形转移到半导体单晶片上光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻刻蚀：干法刻蚀、湿法刻蚀掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等离子注入：退火 扩散制膜：制作各种材料的薄膜氧化：干氧氧化、湿氧氧化等CVD （化学气相淀积）：APCVD、LPCVD、PECVDPVD （物理气相沉淀）：蒸发、溅射2. 沟道效应是什么，怎么减小？定义：当离子注入的方向与靶晶体的某个晶向平行时，一些离子将沿沟道运动。沟道离子唯一的能 量损失机制是电子阻止，因此注入离子的能量损失率就很低，故注入深度较大。减小方法：a.倾斜样品表面，晶体的主轴方向偏离注入方向，典型值为7 。b先重轰击晶格表面，形成无定型层在无定形靶运动的离子由于碰撞方向不断改变，因而也会有部分离子进入沟道，但在沟道运动过程中又有可能脱离沟道，故对注入离子峰值附近的分布并不会产生实质性的影响c.表面长二氧化硅薄层3. 简述ULSI对光刻有哪些基本要求。 高分辨率在集成电路工艺中，通常把线宽作为光刻水平的标志，一般也可以用加工图形线宽的能力 来代表集成电路的工艺水平。 高灵敏度的光刻胶光刻胶的灵敏度是指光刻胶的感光速度。为了提高产品的产量，曝光时间越短越好。确保光刻胶各项属性均为优异的前提下，提高光刻胶的灵敏度 低缺陷缺陷关系成品率 精密的套刻对准集成电路芯片的制作需要经过多次光刻，在各次曝光图形之间要相互套准。ULSI的图形线宽在1 Jm以下，通常采用自对准技术。 大尺寸硅片上的加工ULSI的芯片尺寸为12cm2提高经济效益和硅片利用率四、计算题（共2小题，每题8分，共16分）答案保留两位有效数字1. 假设经热氧化方式生长厚度为 x的SiO2,将要消耗多少硅？每摩 Si的质量是28g,密度为2.33g/cm3;每摩SiO?的质量是60g，密度为2.27g/cm3。由题意得:解：设消耗厚度为y的硅，CsiO2 x 二 Csi y故有:6. 02 汉 1023 y28 / 2. 33一 6. 02 1023 x60 / 2. 27即有:2. 332. 27y x28 60所以:y = 0.45x2. 要将Si衬底上0.5um的SiO2腐蚀。假定平均腐蚀速率为0.1叩min-1, SiO?厚度和SiO2腐蚀速率都有5%的偏差。求（1）需要多大的过刻蚀量（表示为百分数）才能保证所有的都被腐蚀掉？ （2）刻蚀SiO2对Si的选择性多大时，才能保证最多有5nm的Si被腐蚀掉？（假定（1）中计算的过刻已经存在。）(1)mmax0. 5m1. 05 二 0. 525 J mVmin0. 1 1 mmin _10. 950. 095m / minTmax"(max5. 526 minV min需要刻蚀量为:5. 526 - 5 %10. 52%(2)0inV max0. jmmin_1 1.05 二 0.105 m/ minXmaxmnin 二Vmax4. 524 minVsi%t max 一 t min4. 9910一35/ min刻蚀sio2对si的选择性为:沁0. 1m minVsi4.9910dm min二 0. 5lm 0. 95 二 0. 475 m五、综合题（共1小题，每题10分，共10 分）分析如下所示剖面图，说明其逻辑性能；如果用N衬底双阱CMOS工艺，且使用单层金属制作该电路的话，需要多少次光刻，分别是什么?VDDRaaN+P+P+ N*N+P+N-sub逻辑性能:使用单层金属制作该电路的话，需要9次光刻，分别是: 阱的制作 场区隔离（将整个芯片分成有源区和场区） 场注入 栅的制作 N+源漏的制作 P+源漏的制作 接触孔的制作 金属层的制作 钝化层的制作