2008 级微电子工艺复习提纲一、衬底制备1. 硅单晶的制备方法。直拉法 悬浮区熔法2. 晶圆的处理工艺，晶圆晶向的表征方法。切：沿（100）或（111） 磨：机械研磨，消除划痕 抛；化学抛光 3. 理解最大固浓度的概念，硅的杂质源和掺杂特点。固浓度，杂质 B 在晶体 A 中最大的溶解浓度，最大固浓度给杂质扩散设置了表面最大浓度；P 1021 B 1019二、外延生长1. 外延的定义和外延的几种方法。在晶格衬底上生长一层单晶膜；气相 固相 液相2. 四氯化硅氢气还原法外延制备硅的技术，理解温度、反应剂浓度、衬底晶向对生长速率的影响。书 P186温度：高温区，单位时间反应剂输运到衬底表面的数量，质量输运，实际外延温度；低温区，生长速率由化学反应快慢决定。反应剂浓度：四氯化硅浓度较低时，硅原子释放速度远小于成长速度，化学反应控制外延生长速率；当四氯化硅浓度达到一定程度，硅原子释放速率大于生长速率，排列生长的速率控制外延生长速率。到四氯化硅浓度大于 0.28 时，只存在腐蚀反应。衬底晶相：不同晶面的键密度不同，键合能力存在差别，对生长速率产生影响，键密度大，键合能力强，外延层生长速率就相对快。3. 理解硅的外延生长模型解释硅外延生长为平面生长技术。书 P184平台 扭转 台阶 吸附原子在扭转位置最为稳定，在继续生长过程中，更多吸附原子会迁移到扭转位置，从而加入生长的薄膜中。4. 硅外延多晶与单晶生长条件。任意特定淀积温度下，存在最大淀积率，超过最大淀积率生成多晶薄膜，低于最大淀积率，生成单晶外延层。三、薄膜制备 1-氧化1. 干法氧化，湿法氧化和水汽氧化三种方式的优缺点。干法氧化：干燥纯净氧气湿法氧化：既有纯净水蒸汽有又纯净氧气水汽氧化：纯净水蒸汽 速度 均匀重复性 结构 掩蔽性 干氧 慢 好 致密 好湿氧 快 较好 中 基本满足水汽 最快 差 疏松 差2. 理解氧化厚度的表达式和曲线图。二氧化硅生长的快慢由氧化剂在二氧化硅中的扩散速度以及与硅反应速度中较慢的一个因素决定；当氧化时间很长时，抛物线规律，当氧化时间很短时，线性规律。3. 温度、气体分压、晶向、掺杂情况对氧化速率的影响。温度：指数关系，温度越高，氧化速率越快。气体分压：线性关系，氧化剂分压升高，氧化速率加快晶向：（111）面键密度大于（100）面，氧化速率高；高温忽略。掺杂：掺杂浓度高的氧化速率快；硼集中在二氧化硅中，增加非桥氧键的数目，加快氧在二氧化硅中的扩散，即抛物线性增长；磷集中在靠近硅表面的硅，加快线性氧化速率。4. 理解采用干法热氧化和掺氯措施提高栅氧层质量这个工艺。掺氯改善二氧化硅特性，提高氧化质量。氯可以与硅中的可动金属离子，尤其是钠反应生成金属氯化物而挥发出去；氯源多为氯化氢；干法氧化中掺氯使氧化速率可提高1%-5%。四、薄膜制备 2-化学气相淀积 CVD1. 工艺中影响台阶覆盖、间隙填充的图形保真度的因素。到达角，反应剂的表面迁移率2. 三种常用的化学气相淀积方式，在台阶覆盖能力，呈膜质量等各方面的优缺点。常压化学气相淀积 APCVD：操作简单 淀积速率快，台阶覆盖性和均匀性差低压化学气相淀积 LPCVD：台阶覆盖性和均匀性好，对反应式结构要求不高，速率相对低，工作温度相对高，有气缺现象PECVD：温度低，速率高，覆盖性和均匀性好，主要方式。3. CVD 的 Grove 模型提出的影响薄膜淀积速率的两个因素。淀积速率与反应剂浓度或气相中反应剂的摩尔百分比成正比；当前二者一定时，有气相质量输运系数与表面化学反应速率常数中较小的决定；高温情况下，为质量输运控制，速率变化相对平缓，低温情况下，为表面化学反应控制，对温度变化敏感。4. 本征 SiO2，磷硅玻璃 PSG，硼磷硅玻璃 BPSG 的特性和在集成电路中的应用。USG：台阶覆盖好，黏附性好，击穿电压高，均匀致密；介质层，掩模(扩散和注入) ，钝化层，绝缘层。PSG：台阶覆盖更好，吸湿性强，吸收碱性离子BPSG：吸湿性强，吸收碱性离子，金属互联层还有用（具体再查书） 。5. 热生长 SiO2 和 CVD 淀积 SiO2 膜的区别。热生长：氧来自气态，硅来自衬底，质量好CVD 淀积：低温 高生长率，氧和硅源均来自气态五、薄膜制备 3-物理气相淀积 PVD1. 两种真空蒸发方法和区别。电阻加热：结构简单 价廉易做电子束加热：热效率高 纯度高2. 溅射的不同的种类。溅射与真空蒸发的比较。直流溅射 射频溅射 磁控溅射；真空蒸发，淀积速率快溅射，淀积化学成分容易控制，附着性好3. 等离子体的概念，高能粒子与芯片表面作用会发生的情况。六、扩散和离子注入1. 费克扩散方程。2. 恒定表面源扩散和恒定杂质总量两种扩散方式下结深及杂质总量的计算。以下给出五道例题，请大家注意，能自己做出来。(1) 已知 N-Si 衬底 NB=1015cm-3,在 1150作硼再分布扩散后测得 Xj=2.5m, NS=21019cm-3, D=610-13 cm2/s, 求扩散时间 t=_min.(只保留整数部分)扩散时间为 44min.(2) 已知 N-Si 衬底 NB=1015cm-3，硼预扩散温度为 1000，D=210 -14cm2/s ,时间为20min,Ns=41020cm-3, 求通过单位表面积扩散到硅片内部得杂质总量 Q=_1015cm-2.(答案保留三位有效数字)杂质总量为 2.21_1015cm-2。(3) 某数字集成电路的埋层采用锑源箱法扩散，扩散温度为 1200，扩散时间为 2 小时，试求 n+埋层的厚度为_m。已知 Ns=6.41019cm-3, NB=21015cm-3，D=310 -13cm2/s, erfc-1(3.12510-5)=2.9.n+埋层的厚度为_2.69_m(4) 某硅晶体管基区硼预淀积的温度为 950，衬底 NB=21015cm-3，要求预淀积后的方块电阻为 80/，试确定预淀积所需要的时间为_min.（保留整数）已知电阻率=660cm-1, Ns=41020cm-3, erfc-1(2.510-5)=2.95 ,D=510-15cm2/s.j1Bj SR.xN2DterfcA 21BSt .DN2RerfcA计算得到预淀积时间为 34min。(5) 某集成电路采用的 n 型外延层衬底浓度为 NB=21016cm-3，晶体管基区硼预淀积的温度为 950，时间为 10min, NS1=41020cm-3,D1=510-15cm2/s, erfc-1(510-5)=2.89, 再分布的温度为 1180，D 2=110-12cm2/s, 时间 30 分钟. 试求再分布后的结深为_m。 （答案保留三位有效数字） 。预淀积后的杂质总量为 s12Q(t)NDt再扩散后的杂质分布为 2x/4ts2et当 NS2=NB 时，结深为 2.12um。3. 理解硅扩散中扩硼（B） ，扩磷（ P） ，扩砷（As ）的图像。4. 理解扩散工艺中，时间 t 和温度 T 对掺杂浓度和结深的影响。 （用于理解下一题）5. 理解离子注入的优势在于：注入离子剂量和注入能量分别控制掺杂浓度和形成的结深。6. 离子注入过程中可能出现的沟道效应及解决办法。离子注入方向平行于一晶向方向，能量损失小，注入深度大，形成沟道效应覆盖一层非晶体表面层硅晶片倾斜，典型倾斜角度为 7 度在硅晶片表面制造一损伤的表层7 集成电路工艺中阱注入，源漏注入，阈值电压调整和 LDD 工艺中分别会采用的离子注入工艺条件。看第 9 章8 对离子注入工艺引入的损伤进行处理，杂质激活所采用的退火工艺。掌握普通热退火和快速热退火的区别。普通热退火：1530min 退火时间长 清楚缺陷不完全 杂质激活率不高 扩散效应增强快速热退火：时间短 先熔化再结晶 杂质来不及扩散 9 理解硼（B）和磷（P）的退火特性。书 P108B：分成三个区域，第二个区域 500-600 度时，B 原子迁移或被结合到缺陷团中，电激活比例下降，600 度附近达到最低值。P：无定形既非晶层存在一激活率稳定的温度区域，非无定形则始终随温度变化七、光刻与刻蚀1. 现代光刻工艺的基本步骤。涂胶 前烘 曝光 显影 坚膜 刻蚀 去胶2. 正胶和负胶的区别。正胶：感光的区域在显影后溶解掉，没有感光的区域不溶解，形成正影像，分辨率高负胶：没有感光的区域在显影后溶解掉，形成负影像，分辨率低3. 三种曝光方法的优缺点，投影步进光刻机的优势。接触式曝光：引入大量工艺缺陷，成品率低，掩模版寿命短接近式曝光：分辨率不高，不损伤掩模版投影式曝光：无工艺缺陷，掩模板损伤小，可做到 1um4. 理解光刻的分辨率和特征尺寸的概念。分辨率 R：表示每 mm 内能刻蚀出可分辨的最多线条数特征尺寸：光刻工艺中可达到的最小光刻图形尺寸5. 理解光刻工艺对曝光强度，曝光深度和曝光剂量的要求。6. 湿法腐蚀与干法刻蚀各自的特点。湿法腐蚀：操作简单产量大，各向同性，需要控制腐蚀溶液浓度，时间，温度，搅拌方法等，适用于 3um 以上，危险性大干法刻蚀：分为等离子刻蚀（选择性好）和溅射刻蚀（各向异性）7. 硅的湿法腐蚀液和 V 型槽的腐蚀， SiO2 的湿法腐蚀方法。硅湿法腐蚀:腐蚀液，硝酸（氧化剂） 氢氟酸 水或醋酸（稀释剂）的混合液V 型槽腐蚀：KOH 水溶液与异丙醇混合液对（100）晶向腐蚀二氧化硅：用氢氟酸做腐蚀液，加入氟化氨作为缓冲剂8. 干法刻蚀通常将离子刻蚀和溅射刻蚀结合，保证刻蚀的各向异性和选择性。常用的干法刻蚀系统：RIE，ICP，ECR 等。RIE：反应离子刻蚀 ICP ECR：高密度等离子体刻蚀（不知道这俩的区分）八、金属化1. 在接触层和互联层常用的金属薄膜，理解经常出现的铝楔和电迁移的现象。2. 金属化的一般工艺流程、理解 Polycide、Salicide 的概念。3. 局部平坦化技术：BPSG/PSG 回流，光刻胶回刻、SOG 回刻等4. 化学机械抛光 CMP 技术九、典型工艺流程1. 埋层双极晶体管的制作流程，理解埋层的作用及工艺制备中需要注意的问题。2. BJT 多晶硅发射极和基区自对准工艺。3. MOS 自对准多晶硅栅源漏工艺。4. MOS 工艺里的侧墙工艺，LDD 工艺，金属硅化物 Saliside 工艺。5. CMOS 的简要工艺流程：阱，隔离，栅（阈值电压调整，LDD） ，自对准源栅漏，金属化（接触层，互连层） ，钝化。6. 识别给出的具体器件（标准埋层 BJT，自对准多晶硅基区和发射区 BJT，CMOS 器件等）工艺流程图。7. 读懂 90 年代 CMOS 结构图，认识图中相应的部分。8. 读懂 BiCMOS 工艺结构图。9. 掌握 CMOS 工艺里常用的英文缩写：IMD，PMD，STI，LOCOS，PSG，BPSG 等。大题九十年代 CMOS 和双级的工艺 苗 yc 23:39:53看图题有可能不光是那种坐标题 苗 yc 23:40:07还有可能 苗 yc 23:40:09是 苗 yc 23:40:34CMOS 工艺流程里的 苗 yc 23:40:46部分工艺