【正文】 個(gè)p型硅片上形成n阱的主要步驟。（6分）四、綜合題：（30分=15分*2，20題）2題/章晶圓制備1． 畫出CZ拉單晶爐的示意圖，并簡(jiǎn)述其工藝過程。（15分）2． 畫出區(qū)熔法生長(zhǎng)單晶硅錠的示意圖，并簡(jiǎn)述其工藝過程。（15分）氧化3． 對(duì)下圖所示的工藝進(jìn)行描述，并寫出工藝的主要步驟。（15分）描述：圖示工藝：選擇性氧化的淺槽隔離（STI）技術(shù)。（）STI技術(shù)中的主要絕緣材料是淀積氧化物。選擇性氧化利用掩膜來完成，通常是氮化硅，只要氮化硅膜足夠厚，覆蓋了氮化硅的硅表面就不會(huì)氧化。掩膜經(jīng)過淀積、圖形化、刻蝕后形成槽。在掩膜圖形曝露的區(qū)域，熱氧化150~200埃厚的氧化物后，才能進(jìn)行溝槽填充。這種熱生長(zhǎng)的氧化物使硅表面鈍化，并且可以使淺槽填充的淀積氧化物和硅相互隔離，它還能作為有效的阻擋層，避免器件中的側(cè)墻漏電流產(chǎn)生。 步驟：1氮化硅淀積2氮化硅掩蔽與刻蝕3側(cè)墻氧化與溝槽填充4氧化硅的平坦化(CMP)5氮化硅去除。 淺槽隔離(STI)的剖面4． 識(shí)別下圖所示工藝，寫出每個(gè)步驟名稱并進(jìn)行描述，對(duì)其特有現(xiàn)象進(jìn)行描述。（15分）答：一 ）此為選擇性氧化的局部氧化LOCOS （ ）二 ）步驟名稱及描述：1 氮化硅淀積。2 氮化硅掩蔽與刻蝕3 硅的局部氧化 LOCOS場(chǎng)氧化層的剖面4 氮化硅去除用淀積氮化物膜作為氧化阻擋層，因?yàn)榈矸e在硅上的氮化物不能被氧化，所以刻蝕后的區(qū)域可用來選擇性氧化生長(zhǎng)。熱氧化后，氮化物和任何掩膜下的氧化物都將被除去，露出赤裸的硅表面，為形成器件作準(zhǔn)備。三）特有現(xiàn)象描述：當(dāng)氧擴(kuò)散穿越已生長(zhǎng)的氧化物時(shí)，它是在各個(gè)方向上擴(kuò)散的（各向同性）。一些氧原子縱向擴(kuò)散進(jìn)入硅，另一些氧原子橫向擴(kuò)散。這意味著在氮化物掩膜下有著輕微的側(cè)面氧化生長(zhǎng)。由于氧化層比消耗的硅更厚，所以在氮化物掩膜下的氧化生長(zhǎng)將抬高氮化物的邊緣，我們稱為“鳥嘴效應(yīng)”淀積5． 詳細(xì)描述CVD過程中的氣缺現(xiàn)象，并寫出減輕氣缺現(xiàn)象的解決方案。（15分）6． 對(duì)CMOS工藝中的自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行描述，并寫出主要工藝步驟。（15分）金屬化7． 按照下圖列出雙大馬士革金屬化過程的10個(gè)步驟，并對(duì)每個(gè)步驟作簡(jiǎn)短描述。（15分）8． 比較下面兩圖中區(qū)別，闡述其中的工藝現(xiàn)象。（15分）平坦化9． 按照下圖解釋平坦化術(shù)語。（15分）10． 按照下圖，解釋化學(xué)機(jī)械平坦化工藝。（15分）CMP是一種表面全局平坦化的技術(shù)，它通過硅片和一個(gè)拋光頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來平坦化硅片表面，在硅片和拋光頭之間有磨料，并同時(shí)施加壓力。CMP設(shè)備——拋光機(jī) 光刻11． 試對(duì)CMOS工藝中反相器的8塊投影掩膜版的作用分別作出解釋。（15分）12． 識(shí)別下圖所示工藝，寫出每個(gè)步驟名稱并進(jìn)行描述。（15分）答：1 氣相成底膜：清洗、脫水，脫水烘焙后立即用HMDS進(jìn)行成膜處理，起到粘附促進(jìn)劑的作用。2 采用旋轉(zhuǎn)涂膠的方法涂上液相光刻膠材料。3 軟烘：其目的是除去光刻膠中的溶劑。4 對(duì)準(zhǔn)和曝光：掩模板與涂了膠的硅片上的正確位置對(duì)準(zhǔn)。然后將掩模板和硅片曝光。5 曝光后烘焙：深紫外（DUV）光刻膠在100110℃的熱板上進(jìn)行曝光后烘焙。6 顯影：是在硅片表面光刻膠中產(chǎn)生圖形的關(guān)鍵步驟。7 堅(jiān)模烘焙：要求會(huì)發(fā)掉存留的光刻膠溶劑，提高光刻膠對(duì)硅片表面的粘附性。8 顯影后檢查：目的是找出光刻膠有質(zhì)量問題的硅片，描述光刻膠工藝性能以滿足規(guī)范要求?？涛g13． 等離子體干法刻蝕系統(tǒng)的主要部件有哪性？試舉出三種主要類型，并對(duì)圓筒式等離子體刻蝕機(jī)作出介紹。（15分）答：一個(gè)等離子體干法刻蝕系統(tǒng)的基本部件包括：（1）發(fā)生刻蝕反應(yīng)的反應(yīng)腔；（2）產(chǎn)生等離子體的射頻電源；（3）氣體流量控制系統(tǒng)；（4）去除刻蝕生成物和氣體的真空系統(tǒng)。? 圓桶式反應(yīng)器是圓柱形的，~1托壓力下具有幾乎完全相同的化學(xué)各向同性刻蝕。硅片垂直、小間距地裝在一個(gè)石英舟上。射頻功率加在圓柱兩邊的電極上。通常有一個(gè)打孔的金屬圓柱形刻蝕隧道，它把等離子體限制在刻蝕隧道和腔壁之間的外部區(qū)域。硅片與電場(chǎng)平行放置使物理刻蝕最小。等離子體中的刻蝕基擴(kuò)散到刻蝕隧道內(nèi)，而等離子體中的帶能離子和電子沒有進(jìn)入這一區(qū)域。 ? 這種刻蝕是具有各向同性和高選擇比的純化學(xué)過程。因?yàn)樵诠杵砻鏇]有物理的轟擊，因而它具有最小的等離子體誘導(dǎo)損傷。圓桶式等離子體反應(yīng)器主要用于硅片表面的去膠。氧是去膠的主要刻蝕機(jī)。 14． 在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，干法刻蝕是最主要的用來去除表面材料的刻蝕方法 。試解釋其刻蝕機(jī)理。（15分）擴(kuò)散15． 闡述硅片中固態(tài)雜質(zhì)的擴(kuò)散原理和步驟，并分別進(jìn)行描述。（15分）16． 在硅片制備過程中，完成擴(kuò)散過程需要幾個(gè)步驟，并進(jìn)行描述。（15分）離子注入17． 對(duì)下圖中的設(shè)備進(jìn)行介紹，并對(duì)其所屬的工藝進(jìn)行描述。（15分）? 離子注入工藝在離子注入機(jī)內(nèi)進(jìn)行，它是半導(dǎo)體工藝中最復(fù)雜的設(shè)備之一。離子注入機(jī)包含離子源部分，它能從原材料中產(chǎn)生帶正電荷的雜質(zhì)離子。離子被吸出，然后用質(zhì)量分析儀將它們分開以形成需要摻雜離子的束流。束流中的離子數(shù)量與希望引入硅片的雜質(zhì)濃度有關(guān)。離子束在電場(chǎng)中加速，獲得很高的速度（107cm/s數(shù)量級(jí)），使離子有足夠的動(dòng)能注入到硅片的晶格結(jié)構(gòu)中。束流掃描整個(gè)硅片，使硅片表面均勻摻雜。注入之后的退火過程將激活晶格結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)離子。所有注入工藝都是在高真空下進(jìn)行的。? 離子注入設(shè)備包含以下5 個(gè)部分：? （1）離子源；（2）引出電極（吸極）和離子分析器；（3）加速管；（4）掃描系統(tǒng)；（5）工藝室 ? 離子注入是一種向硅襯底中引入可控制數(shù)量的雜質(zhì)，以改變其電學(xué)性能的方法。它是一個(gè)物理過程，即不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。離子注入在現(xiàn)代硅片制造過程中有廣泛應(yīng)用，其中最主要的用途是摻雜半導(dǎo)體材料。每一次摻雜對(duì)雜質(zhì)的濃度和深度都有特定的要求。離子注入能夠重復(fù)控制雜質(zhì)的濃度和深度，因而在幾乎所有應(yīng)用中都優(yōu)于擴(kuò)散。熱擴(kuò)散的5個(gè)問題對(duì)先進(jìn)的電路生成的限制：（1）橫向擴(kuò)散（2）超淺結(jié)（3）粗劣的摻雜控制（4）表面污染的阻礙（5）錯(cuò)位的產(chǎn)生。 ? ：? （1）向硅片中引入均勻、可控制數(shù)量的特定雜質(zhì)。? （2）把雜質(zhì)放置在希望的深度。 18． 離子注入工藝的主要優(yōu)缺點(diǎn)。（15分）? 答：優(yōu)點(diǎn)：（1）精確控制雜質(zhì)含量。? （2）很好的雜質(zhì)均勻性。（掃描方法）? （3）對(duì)雜質(zhì)穿透深度有很好的控制。（控制能量）? （4）產(chǎn)生單一離子束。（質(zhì)量分離技術(shù)）? （5）低溫工藝。（中等溫度小于125℃，允許使用不同的光刻掩膜，包括光刻膠）? （6）注入的離子能穿過薄膜。? （7）無固溶度極限。? 缺點(diǎn)：（1）高能雜質(zhì)離子轟擊硅原子將對(duì)晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷。當(dāng)高能離子進(jìn)入晶體并與襯底原子碰撞時(shí)，能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，一些晶格上的硅原子被取代，這個(gè)反應(yīng)被稱為輻射損傷。大多數(shù)甚至所有的的晶體損傷都能用高溫退火進(jìn)行修復(fù)。? （2）注入設(shè)備的復(fù)雜性。然而這一缺點(diǎn)被離子注入機(jī)對(duì)劑量和深度的控制能力及整體工藝的靈活性彌補(bǔ)?工藝集成19． 試畫出CMOS反相器的剖面圖，并列出在硅片上制作一個(gè)CMOS反相器所需的基本步驟。（15分）20． 依照下圖，對(duì)硅片制造廠的六個(gè)分區(qū)分別做一個(gè)簡(jiǎn)短的描述，要求寫出分區(qū)的主要功能、主要設(shè)備以及顯著特點(diǎn)。（15分）（1） 擴(kuò)散區(qū)。擴(kuò)散區(qū)一般認(rèn)為是進(jìn)行高溫工藝及薄膜淀積的區(qū)域。主要設(shè)備：高溫?cái)U(kuò)散爐：1200℃，能完成氧化、擴(kuò)散、淀積、退火以及合金等多種工藝流程。濕法清洗設(shè)備 。（2） 光刻。把臨時(shí)電路結(jié)構(gòu)復(fù)制到以后要進(jìn)行刻蝕和離子注入的硅片上。主要設(shè)備：涂膠/顯影設(shè)備，步進(jìn)光刻機(jī)。（3） 刻蝕。用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料，在硅片上沒有光刻膠保護(hù)的地方留下永久的圖形。主要設(shè)備：等離子體刻蝕機(jī)，等離子去膠機(jī)，濕法清洗設(shè)備 。（4） 離子注入。主要功能是摻雜。主要設(shè)備：離子注入機(jī)、等離子去膠機(jī)、濕法清洗設(shè)備 。（5） 薄膜生長(zhǎng)。介質(zhì)層和金屬層的淀積。主要設(shè)備：CVD工具、PVD工具、SOG（spinonglass）系統(tǒng)、RTP系統(tǒng)、濕法清洗設(shè)備 。（6） 拋光。化學(xué)機(jī)械平坦化是一種表面全局平坦化技術(shù)，通過化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械磨擦去除硅片表面層，以使硅片表面平坦利于后續(xù)工藝的展開。 主要設(shè)備：拋光機(jī)，刷片機(jī)（wafer scrubber），清洗裝置，測(cè)量裝置 。