半导体工艺及芯片制造技术问题答案(全)

常用术语翻译

active region 有源区

2.active component有源器件

3.Anneal退火

4.atmospheric pressure CVD (APCVD) 常压化学气相淀积

5.BEOL（生产线）后端工序

6.BiCMOS双极CMOS

7.bonding wire 焊线，引线

8.BPSG 硼磷硅玻璃

9.channel length沟道长度

10.chemical vapor deposition (CVD) 化学气相淀积

11.chemical mechanical planarization (CMP)化学机械平坦化

12.damascene 大马士革工艺

13.deposition淀积

14.diffusion 扩散

15.dopant concentration掺杂浓度

16.dry oxidation 干法氧化

17.epitaxial layer 外延层

18.etch rate 刻蚀速率

19.fabrication制造

20.gate oxide 栅氧化硅

21.IC reliability 集成电路可靠性

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22.interlayer dielectric 层间介质（ILD）

23.ion implanter 离子注入机

24.magnetron sputtering 磁控溅射

25.metalorganic CVD(MOCVD)金属有机化学气相淀积

26.pc board 印刷电路板

27.plasma enhanced CVD(PECVD) 等离子体增强CVD

28.polish 抛光

29.RF sputtering 射频溅射

30.silicon on insulator绝缘体上硅（SOI）

第一章半导体产业介绍

1. 什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？(15分)

集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。集成电路芯片/元件数产业周期

无集成 1 1960年前

小规模(SSI) 2到50 20世纪60年代前期

中规模(MSI) 50到5000 20世纪60年代到70年代前期

word版本.

大规模(LSI) 5000到10万 20世纪70年代前期到后期

超大规模(VLSI) 10万到100万 20世纪70年代后期到80年代后期

甚大规模(ULSI) 大于100万 20世纪90年代后期到现在

2. 写出IC 制造的５个步骤？(15分)

Wafer preparation(硅片准备)

Wafer fabrication (硅片制造)

Wafer test/sort (硅片测试和拣选)

Assembly and packaging (装配和封装)

Final test(终测)

3. 写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？(15分)

发展方向：提高芯片性能——提升速度(关键尺寸降低,集成度提高,研发采用新材料)，降低功耗。提高芯片可靠性——严格控制污染。

降低成本——线宽降低、晶片直径增加。

摩尔定律指：IC 的集成度将每隔一年翻一番。

1975年被修改为： IC 的集成度将每隔一年半翻一番。

4. 什么是特征尺寸CD？(10分)

最小特征尺寸，称为关键尺寸（Critical Dimension，CD）CD常用于衡量工艺难易的标志。

5. 什么是More moore定律和More than Moore定律？(10分)

“More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。

从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小。

word版本.

与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。

“More Than Moore”指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸如从系统组件级向3D集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。

6. 名词解释：high-k; low-k; Fabless; Fablite; IDM; Foundry;Chipless(20分)

high-k：高介电常数。

low-k：低介电常数。

Fabless：IC 设计公司，只设计不生产。

Fablite：轻晶片厂，有少量晶圆制造厂的IC公司。

IDM：集成器件制造商 (IDM-Integrated Device Manufactory Co.)，从晶圆之设计、制造到以自有品牌行销全球皆一手包办。

Foundry：标准工艺加工厂或称专业代工厂商。

Chipless：既不生产也不设计芯片，而是设计IP核，授权给半导体公司使用。7. 例举出半导体产业的8种不同职业并简要描述. (15分)

1.硅片制造技师：负责操作硅片制造设备。一些设备维护以及工艺和设备的基本故障查询。

2.设备技师：查询故障并维护先进设备系统，保证在硅片制造过程中设备能正确运行。

3.设备工程师：从事确定设备设计参数和优化硅片生产的设备性能。

4.工艺工程师：分析制造工艺和设备的性能以确定优化参数设置。

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5.实验室技师：从事开发实验室工作，建立并进行试验。

6：成品率/失效分析技师：从事与缺陷分析相关的工作，如准备待分析的材料并操作分析设备以确定在硅片制造过程中引起问题的根源。

7.成品率提高工程师：收集并分析成品率及测试数据以提高硅片制造性能。

8.设施工程师：为硅片制造厂的化学材料、净化空气及常用设备的基础设施提供工程设计支持。

第二章半导体材料特性第五章半导体制造中的化学品第六章硅片制造中的玷污控制

1.最通常的半导体材料是什么？该材料使用最普遍的原因是什么？（第二章）（10分）

答：最通常的半导体材料是硅。原因：1.硅的丰裕度;2.更高的融化温度允许更高的工艺容限;3.更宽的工作温度围;4.氧化硅的自然生成.

2.砷化镓相对于硅的优点是什么？（第二章）（5分）

word版本.

答：砷化镓具有比硅更高的电子迁移率，因此多数载流子也移动得比硅中的更快。砷化镓也有减小寄生电容和信号损耗的特性。这些特性使得集成电路的速度比由硅制成的电路更快。GaAs器件增进的信号速度允许它们在通信系统中响应高频微波信号并精确地把它们转换成电信号。硅基半导体速度太慢以至于不能响应微波频率。砷化镓的材料电阻率更大，这使得砷化镓衬底上制造的半导体器件之间很容易实现隔离，不会产生电学性能的损失。

3.描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。（第五章）（5分）答：去离子水:在半导体制造过程中广泛使用的溶剂，在它里面没有任何导电的离子。DI Water的PH值为7，既不是酸也不是碱，是中性的。它能够溶解其他物质，包括许多离子化合物和供价化合物。当水分子（H2O)溶解离子化合物时，它们通过克服离子间离子键使离子分离，然后包围离子，最后扩散到液体中。

4.例举出硅片厂中使用的五种通用气体。（第五章）（5分）

答：氧气（O2)、氩气（Ar)、氮气（N2）、氢气（H2）和氦气（He)

5.对净化间做一般性描述。（第六章）（10分）

答：净化间是硅片制造设备与外部环境隔离，免受诸如颗粒、金属、有机分子和静电释放（ESD)的玷污。一般来讲，那意味着这些玷污在

word版本.

最先进测试仪器的检测水平围都检测不到。净化间还意味着遵循广泛的规程和实践，以确保用于半导体制造的硅片生产设施免受玷污。

6.什么是硅片的自然氧化层？由自然氧化层引起的三种问题是什么？（第六章）（10分）

答：自然氧化层:如果曝露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被氧化。这一薄氧化层称为自然氧化层。硅片上最初的自然氧化层生长始于潮湿，当硅片表面暴露在空气中时，一秒钟就有几十层水分子吸附在硅片上并渗透到硅表面，这引起硅表面甚至在室温下就发生氧化。自然氧化层引起的问题是：①将妨碍其他工艺步骤，如硅片上单晶薄膜的生长和超薄氧化层的生长。②另一个问题在于金属导体的接触区，如果有氧化层的存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流流过。③对半导体性能和可靠性有很大的影响

7.例举硅片制造厂房中的7种玷污源。（第六章）（10分）

答：硅片制造厂房中的七中沾污源：（1）空气:净化级别标定了净化间的空气质量级别，它是由净化室空气中的颗粒尺寸和密度表征的；（2）人:人是颗粒的产生者，人员持续不断的进出净化间，是净化间沾污的最大来源；（3）厂房:为了是半导体制造在一个超洁净的环境中进行，有必要采用系统方法来控制净化间区域的输入和输出；（4）水:需要大量高质量、超纯去离子水，城市用水含有大量的沾污以致不能用于硅片生产。去离子水是硅片生产中用得最多的化学品（5）word版本.

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