微电子工艺技术 复习要点4-6

第四章 晶圆制造

1. CZ法提单晶的工艺流程。说明CZ法和FZ法。比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。 1、溶硅2、引晶3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。

CZ法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化。将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。使其沿着籽晶晶体的方向凝固。

FZ法：即悬浮区融法。将一条长度50-100cm 的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室，加热将多晶硅棒的低端熔化，然后把籽晶溶入已经熔化的区域。熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒

CZ法优点：单晶直径大，成本低，可以较好控制电阻率径向均匀性。缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶

FZ法优点：1、可重复生长，单晶纯度比CZ法高。2、无需坩埚石墨托，污染少。3、高纯度，高电阻率，低碳，低氧。缺点：直径不如CZ法，熔体与晶体界面复杂，很难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。

MCZ：改进直拉法 优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀性 2.晶圆的制造步骤【填空】

1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。 2、切片 3、磨片和倒角 4、刻蚀5、化学机械抛光 3. 列出单晶硅最常使用的两种晶向。【填空】 111.100.

4. 说明外延工艺的目的。说明外延硅淀积的工艺流程。 在单晶硅的衬底上生长一层薄的单晶层。 5. 氢离子注入键合SOI晶圆的方法

1、对晶圆A清洗并生成一定厚度的SO2层。2、注入一定的H形成富含H的薄膜。3、晶圆A翻转并和晶圆B键合，在热反应中晶圆A的H脱离A和B键合4、经过CMP和晶圆清洗就形成键合SOI晶圆

6. 列出三种外延硅的原材料，三种外延硅掺杂物【填空】

6名词解释：CZ法提拉工艺、FZ法工艺、SOI、HOT(混合晶向)、应变硅

CZ法：直拉单晶制造法。 FZ法：悬浮区融法。 SOI：在绝缘层衬底上异质外延硅获得的外延材料。 HOT：使用选择性外延技术，可以在晶圆上实现110和100混合晶向材料。 应变硅：通过向单晶硅施加应力，硅的晶格原子将会被拉长或者压缩不同与其通常原子的距离。

第五章 热处理工艺

1. 列举IC芯片制造过程中热氧化SiO2的用途？

1、原生氧化层 2、屏蔽氧化层 3、遮蔽氧化层 4、场区和局部氧化层 5、衬垫氧化层 6、牺牲氧化层 7、栅极氧化层 8、阻挡氧化层 2. 栅氧化层生长的典型干法氧化工艺流程

1、850度闲置状态通入吹除净化氮气。2、通入工艺氮气充满炉管。3、将石英或碳化硅晶圆载舟缓慢推入炉管中4、以大约10度每分钟升温5、工艺氮气气流下稳定温度6、关闭氮气，通入氧气和氯化氢，在晶圆表面生成SO2薄膜7、当氧化层达到厚度时，关掉氧气和氯化氢，通入氮气，进行氧化物退火。8、工艺氮气气流下降温9、工艺氮气气流下将晶舟拉出，闲置状态下吹除净化氮气。

3. 影响扩散工艺中杂质分布的因素

1、时间与温度，恒定表面源主要是时间。 2、硅晶体中存在其他类型的点缺陷 p75-p77 4. 氮化硅在IC芯片上的用途

1、硅局部氧化形成过程中，作为阻挡氧气扩散的遮蔽层。2、作为化学抛光的遮挡层。3、用于形成侧壁空间层、氧化物侧壁空间层的刻蚀停止层或空间层。4、在金属淀积之前，作为掺杂物的扩散阻止层。5、作为自对准工艺的刻蚀停止层。

5. 离子注入后的RTA流程

1、晶圆进入2、温度急升3、温度趋稳4、退火5、晶圆冷却6、晶圆退出

6. 为什么晶体晶格离子注入工艺后需要高温退火？使用RTA退火有什么优点【填空】

消除晶格损伤，恢复载流子寿命以及迁移率，激活一定比列的掺杂原子。P112 降低了退火温度或者说减少了退火时间，减少了退火时的表面污染，硅片不会产生变形，不会产生二次缺陷，对于高剂量注入时的电激活率较高。

7. SiO2-Si界面中存在几种电荷？对器件性能有哪些影响？工艺上如何降低它们的密度【综合】

5种。Li RB+ Cs+ K+几乎没有影响 Na+会引起mos晶体管阈值电压的不稳定。P57 1、使用含氯的氧化工艺 2、用氯周期性的清洗管道、炉管和相关的容器。3、使用超纯净的化学物质 4、保证气体及气体传输过程的清洁，保证栅电极材料不受污染。

8. 扩散掺杂工艺的三个步骤【填空】

1、晶圆清洗。2、生长遮蔽氧化层3、光刻4、刻蚀5、去光刻胶6、清洗7、掺杂氧化物淀积8、覆盖氧化反应9、掺杂物驱入 9. 名词解释：结深、退火、RTP、RTA、RTO、合金化热处理

结深：如果扩散杂质与硅衬底原有杂质的导电类型不同，在两种杂质浓度的相等处会形成PN结，此深度为结深。

退火：将注有离子的硅片在一定温度下，经过适当时间的热处理，则硅片中的损伤就可能部分或大部分得到消除，载流子寿命以及迁移率也会不同程度的恢复，掺杂原子得到一定比例的电激活。这样的过程叫热退火。

RTP:快速加热工艺。是一种升温速度非常快的，保温时间很短的热处理方式。 RTA：快速加热退火系统。高温退火消除损伤恢复单晶结构并激活掺杂原子 RTO：快速加热氧化。

合金化热处理：利用热能使不同原子彼此结合成化学键而形成金属合金的一种加热工艺。

第六章 光刻工艺

1. 列出光刻胶的四种成分【填空】 聚合物、感光剂、溶剂和添加剂 2. 光刻工艺3个主要过程【填空】 光刻胶涂敷、曝光和显影 3.显影工艺的3个过程【填空】 显影、硬烘烤和图形检测

4. 列出4种曝光技术，并说明那种分辨率最高，说明各种曝光技术的优缺点。

1、接触式曝光：分辨率较高，可在亚微米范围内。接触时的微粒会在晶圆上产生缺陷，光刻版的寿命也会减短。 2、接近式曝光：光刻板寿命长，分辨率在2UM。

3、投影式曝光：解决了微粒污染，可以整片曝光，但是分辨率较低。

4、步进式曝光：分辨率高，nm级，无微粒污染。但是不能整片曝光，价格昂贵。步进式曝光的分辨率最高。 5. 光刻工艺的8道工序

八道工序：晶圆清洗、预烘培和底漆涂敷、光刻胶自旋涂敷、软烘烤、对准和曝光、曝光后烘烤，以及显影、硬烘烤和图形检测 6. 软烘烤的目的是什么？列出烘烤过度和不足会产生什么后果？

目的：将光刻胶从液态转变为固态，增强光刻胶在晶体表面的附着力。 使光刻胶含有5%-20%的残余溶剂。

不足后果:1、光刻胶在后续工艺中因为附着力不足脱落2、过多的溶剂造成曝光不灵敏3、硬化不足，光刻胶会在晶圆表面产生微小震动，会在光刻胶上面产生模糊不清的图像。

过度后果：光刻胶过早聚合和曝光不灵敏

解释曝光后烘烤的目的。PEB（曝光后烘烤）烘烤过度和不足会产生什么问题？ 目的：降低驻波效应

不足：无法消除驻波效应，影响分辨率。过度：造成光刻胶的聚合作用，影响显影过程，导致图形转移失败。 解释硬烘烤的目的。光刻胶硬烘烤过度和不足会产生什么问题？

目的：除去光刻胶内的残余溶剂、增加光刻胶的强度，并通过进一步的聚合作用改进光刻胶的刻蚀与离子注入的抵抗力。增强了光刻胶的附着力。

过度：影响光刻技术的分辨率。不足：光刻胶强度不够 7.什么是驻波效应？如何减小驻波效应

驻波效应：当曝光的光纤从光刻胶与衬底的界面反射时，会与入射的曝光光线产生干涉，会使曝光过度和不足的区域形成条纹状结构。 办法：1、光刻胶内加染料可以减小反射强度。2、经验表面淀积金属薄膜与电介质层作为抗反射镀膜减少晶圆表面的反射。3、采用有机抗反射镀膜层。4、通过曝光后烘烤降低。

8.名词解释：

光刻技术、正光刻胶、负光刻胶、PSM移相掩膜、OPC光学临界校正、离轴照明、浸入式光刻

光刻技术：图形化工艺中将设计好的图形从光刻板或背缩光刻板转印到晶圆表面的的光刻胶上使用的技术。 正光刻胶：曝光区域变软并最后被溶解。负胶则相反。

PSM移相掩膜：相移掩膜上的电介质层在光刻版上开口部分以间隔的方式形成相移图形，通过没有相移涂敷开口部分的光线，会与通过有相移涂敷开口的光线产生破坏性干涉，相反的相移会在高密度排列区形成非常清晰的图像。

Opc光学临界校正：补偿当图形尺寸和曝光光线尺寸临近时所产生的衍射效应。

离轴照明：通过使用光圈将入射光以一定角度入射到光学系统的透镜上，收集光刻板上光栅的一级衍射，提高分辨率。 浸入式光刻：通过在物镜和晶圆表面空隙之间填充离子水以提高光刻分辨率

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