内容发布更新时间 : 2024/11/1 7:37:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
自然氧化层生长始于潮湿,当硅片表面暴露在空气中时,一秒钟内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)工艺用化学品:为了保证成功的器件成品率和性能,半导体工艺所用的液态化学品必须不含沾污;(6)工艺气体:气体流经提纯器和气体过滤器以去除杂质和颗粒;(7)生产设备:用来制造半导体硅片的生产设备是硅片生产中最大的颗粒来源。
8.解释空气质量净化级别。(第六章)(5分)
答: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。这一数字描绘了要怎样控制颗粒以减少颗粒玷污。净化级别起源于美国联邦标准2009.如果净化间级别仅用颗粒
数来说明,例如1级净化间,则只接受1个0.5um的颗粒。这意味着每立方英尺中尺寸等于或大于0.5um的颗粒最多允许一个。
9.描述净化间的舞厅式布局。(第六章)(10分)
答:净化间的舞厅式布局为大的制造间具有10000级的级别,层流工作台则提供一个100级的生产环境。
10.解释水的去离子化。在什么电阻率级别下水被认为已经去离子化?(第六章)(10分)
答:用以制造去离子水的去离子化过程是指,用特制的离子交换树脂去除电活性盐类的离子。18MΩ-cm电阻率级别下水被认为已经去离子化。
11.描述RCA清洗工艺。(第六章)(10分)
答:工业标准湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺,由美国无线电公司(RCA)于20世纪60年代提出。RCA湿法清洗由一系列有序的浸入两种不同的化学溶液组成:1号标准清洗液(SC-1)和2号标准清洗液(SC-2)。SC-1的化学配料为NH4OH/H2O2/H2O这三种化学物按1:1:5到1:2:7的配比混合,它是碱性溶液,能去除颗粒和有机物质,SC-1湿法清洗主要通过氧化颗粒或电学排斥起作用。SC-2的组分是HCL/H2O2/H2O,按1:1:6到1:2:8的配比混合,用于去除硅片表面的金属。改进后的RCA清洗可在低温下进行,甚至低到45摄氏度
12.例出典型的硅片湿法清洗顺序。(第六章)(10分)
硅片清洗步骤:(1)H2SO4/H2O2(piranha):有机物和金属;(2)UPW清洗(超纯水):清洗;(3)HF/H2O(稀HF):自然氧化层;(4)UPW清洗:清洗;(5)NH4OH/H2O2/H2O(SC-1):颗粒;(6)UPW清洗:清洗;(7)HF/H2O:自然氧化层;(8)UPW清洗:清洗;(9)HCL/H2O2/H2O(SC-2):金属;(10)UPW清洗:清洗;(11)HF/H2O:自然氧化层;(12)UPW清洗:清洗;(13)干燥:干燥
第三章 器件技术基础
1.按构成集成电路基础的晶体管分类可以将集成电路分为哪些类型?每种类型各有什么特征?(40分)
答:分为三种,双极集成电路,MOS集成电路,双极-MOS(BiMOS)集成电路。 双极集成电路:采用的有源器件是双极晶体管,特点:速度高,驱动能力强,但功耗大,集成能力低。
MOS集成电路:采用的有源器件是MOS晶体管,特点:输入阻抗高,抗干扰能力强,功耗小,集成度高。
双极-MOS(BiMOS)集成电路:同时包含双极和MOS晶体管,特点:综合了速度高,驱动能力强,抗干扰能力强,功耗小,集成度高的优点,但制造工艺复杂。
2. 什么是无源元件?例举出两个无源元件的例子。什么是有源元件?例举出两个有源元件的例子。(30分)
答:无源元件:在不需要外加电源的条件下,就可以显示其特性的电子元件。这些元件无论如何和电源相连,都可以传输电流。如电阻,电容。
有源元件:内部有电源存在,不需要能量的来源而实行它特定的功能,而且可以控制电流方向,可放大信号。如二极管,晶体管。
3. 什么是CMOS技术?什么是 ASIC?(30分
答:CMOS(互补型金属氧化物半导体)技术:将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。使集成电路有功耗低,工作电压范围宽,逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强,隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大,从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。
ASIC:(Application Specific Integrated Circuits)专用集成电路,是指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。优点是:体积小,重量轻,功耗低,可靠性好,易于获得高性能,保密性好,大批量应用时显著降低成本。
第四章 硅和硅片制备
1.例举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅的纯度能达到多少?(50分)
第一步:用碳加热硅石来制备冶金级硅
第二步:通过化学反应将冶金级硅提纯以生成三氯硅烷
第三步:利用西门子方法,通过三氯硅烷和氢气反应来生产半导体级硅 纯度能达到99.99999999%
2. 将圆柱形的单晶硅锭制备成硅片需要哪些工艺流程?(30分) 整形处理,切片,磨片和倒角,刻蚀,抛光,清洗,硅片评估,包装
3.什么是外延层?为什么硅片上要使用外延层?(20分)
外延层是指在硅的外延中以硅基片为籽晶生长一薄膜层,新的外延层会复制硅片的晶体结构,并且结构比原硅片更加规则。外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性,例如可以控制外延层掺杂厚度、浓度、轮廓,而这些因素与硅片衬底无关的,这种控制可以通过外延生长过程中的掺杂来实现。外延层还可以减少CMOS器件中的闩锁效应。
第七章 测量学和缺陷检查 第八章 工艺腔中的气体控制 第十九章 硅片测试 第二十章 装配与封装
1..给出半导体质量测量的定义。例出在集成电路制造中12种不同的质量测量(第七章)(10分)
半导体质量测量定义了硅片制造的规范要求,以确保满足器件的性能和可靠性。 集成电路制造中的12种不同的质量测量:1.膜厚2.方块电阻3.膜应力4.折射率5.掺杂浓度6.无图形表面缺陷7.有图形表面缺陷8.关键尺寸9.台阶覆盖 10.套刻标记11.电容-电压特性12.接触的角度
2.硅片关键尺寸测量的主要工具是什么?(第七章)(5分) 硅片关键尺寸测量的主要工具是扫描电子显微镜(SEM),它能放大10万到30万倍,这明显高于光学显微镜,用扫描电子显微镜观测硅片的横截面部分能提供缺陷的信息,常与其他分析技术结合使用,如EDX或FIB。
3.解释投射电子能显微镜。(第七章)(10分)
TEM把加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的电子碰撞而电子与样品中的原子的碰撞而改变方向,从而产生立体角散射,散射角的大小与样品的密度、厚度有关,因此可以形成明暗