集成电路工艺原理

第一章衬底材料

1、三种单晶制备方法的特点和用途比较

直拉法（引晶，缩颈，放肩，等径生长，收晶）

基本原理：将多晶硅在真空或惰性气体保护下加热，使多晶硅熔化，然后利用籽晶来拉制单晶硅。单晶生长过程实际上是硅由液相 固相的转化过程。该转化过程实现的条件：液相-固相界面附近存在温度梯度(dT/dz)。

区熔法（悬浮区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后竖直固定在区溶炉上、下轴之间；

水平区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后水平固定在区溶炉左、右轴之间）

基本原理：将籽晶与多晶硅棒紧粘在一起，利用分段熔融多晶棒，在溶区由籽晶移向多晶硅棒另一端的过程中，使多晶硅转变成单晶硅。

中子嬗变掺杂法：利用热中子（即低能中子）对高阻单晶进行辐照，从而使其电阻率发生改变的方法。主要用来对高阻区熔单晶电阻率的均匀性进行调整。

三种单晶制备方法的比较

方法C、O含量直径电阻率大小电阻率均匀性用途

直拉法较高大低径向、轴向均匀性很差制作VLSI

区熔法较低较小高径向、轴向均匀性较差制作PowerDevice

中子嬗变法不变不变可调较好调整电阻率

2、硅中有害杂质的分类、存在形式及其影响

非金属主要有C、O、H原子。

重金属主要有Au、Cu、Fe、Ni原子。

金属主要有Na 、K、Ca、Al、Li、Mg、Ba 原子等。

分类种类存在形式主要影响

影响器件的特性参数(UT,β,Usat,fT)；影响硅单晶的力O 间隙位置学性质(降低其机械强度)；有源区外的氧有利于吸收附非金属近的重金属杂质,增强硅器件抗α粒子辐射的能力。

C 替位位置影响硅器件的电学性质(IR↑，UB↓)；会减小硅的晶

格常数，引起晶格畸变；

间隙90% 有多个能级和双重电活性(受主或施主)或复合重金属Au 替位10% 中心, 影响硅的电阻率(ρ)和寿命(τ)；

有效的复合中心影响较严重，除影响τ, ρ外，易在缺陷处形成杂Cu Fe 深能级质线和沉积微粒，使器件产生等离子击穿、

PN结漏电“管道”等现象

金属Na,K 间隙位置参与导电、影响器件的电学特性；

Al Al会对N型材料的掺杂起补偿作用,使ρ↑

3、硅中杂质吸除技术的分类，四种非本征杂质吸除方法的原理。

物理吸除（本征吸除，非本征吸除），化学吸除

物理吸除: 在高温过程中，将晶体缺陷和杂质沉积团解体，并以原子态溶于晶体中，然后使它们运动至有源区外，或被俘获或被挥发。

本征吸除: 用多步热处理方法在硅片内引入一些缺陷，以此吸除在表面附近的杂质和缺陷, (无外来加工) 。

非本征吸除: 对硅片施以外来加工进行析出的方法。

①背面损伤吸除: 通过(喷砂、离子注入、激光辐照等)在晶片背面引入损伤层，经过处

理，损伤层在背面诱生大量位错缺陷，从而将体内有害杂质或微缺陷吸引至背面。

②应力吸除：在晶片背面沉积氮化硅、多晶硅薄膜等引入弹性应力，在高温下，应力场

使体内有害杂质和缺陷运动至应力源处，从而“清洁”晶片体内。

③扩散吸除：在背面或有源区外进行杂质扩散，利用杂质原子与硅原子半径的差异引入

大量失配位错，从而达到将有害杂质和缺陷聚集于失配位错处，消除有源区缺陷的目的

④组合吸除: 在硅片背面沉积PSG和BSG，在高温下处理，高浓度的P和B向晶片内

部扩散，引入失配位错；同时硅和PSG，BSG膨胀系数不匹配引入应力场，在双重因素的作用下，达到吸除有害杂质和缺陷的目的。

4、晶面标识的目的、方法，晶面主参考面、次参考面的作用，硅片主、次参考面取向标志的识别。

晶面标识目的：为了加工时识别晶片的晶向和导电类型及划片方位，必须在晶片上作出主、次参考面识别标志

1.主参考面（主定位面，主标志面）①起识别划片方向作用；

②作为硅片（晶锭）机械加工定位的参考面；

③作为硅片装架的接触位置，可减少硅片损耗；

2.次参考面（次定位面，次标志面）：识别晶向和导电类型

5、三种精细抛光方法的特点机理比较

机械抛光化学抛光化学机械抛光

机理与磨片原理相同晶片表面的化学腐蚀过程化学抛光与机械抛光的结合特点平整度较高；光洁度高；无损伤层；光洁度高；无损伤层；

晶片表面仍存在损伤层；但平整度较差。整度较高。

第二章外延

1、外延的定义（PPT第4页）、目的，外延层与衬底的异同点。

外延：在低于晶体熔点的温度下，在一片表面经过细致加工的单晶衬底上，沿其原来的结晶轴方向生长一层导电类型、电阻率、厚度和晶格结构完整性都符合要求的新单晶的过程。外延生长的最终目的是：沉积一层缺陷少，且可控制厚度及掺入杂质的单晶薄膜。

异同点：外延是在晶体上生长晶体，生长出的晶体的晶向与衬底晶向相同，且掺杂类型、电阻率、厚度可控，并这些参数不依赖于衬底的杂质种类和参杂水平。

2、外延生长的分类，外延生长的特点。

根据外延层在器件中所起的作用

（正外延*：器件直接作在外延层上n/n+，反外延：器件作在衬底上n+/n ）

根据衬底和外延层材料来分（同/异质外延*：衬底与外延层属于/不属于同一材料）

根据制备方法（向衬底输送原子的方式）不同

（气相外延：相变由气态发生固相：相变由固态发生液相：从溶体中生长晶体（直拉法））根据结构形式来分

（平面/非平面外延*：外延表面结构不同；选择/非选择外延：同一表面不同物质）

根据系统的压力不同来分：常/低压外延：系统在常压(1atm)/低于1atm下进行的外延

外延生长的特点

(1)可以在低(高)阻衬底上外延生长高(低)阻外延层。

(2)可以在P(N)型衬底上外延生长N(P)型外延层，直接形成PN结，不存在用扩散法在单晶基片上制作PN结时的补偿的问题。

(3)与掩膜技术结合，在指定的区域进行选择外延生长，为集成电路和结构特殊的器件的制作创造了条件。

(4)可以在外延生长过程中根据需要改变掺杂的种类及浓度，浓度的变化可以是陡变的，也可以是缓变的。

3、异质外延的相容性。

1. 衬底与外延层不发生化学反应，不发生大量的溶解现象；

2.衬底与外延层热力学参数相匹配，即热膨胀系数接近。以避免外延层由生长温度冷却至室温时，产生残余热应力，界面位错，甚至外延层破裂。

3.衬底与外延层晶格参数相匹配，即晶体结构，晶格常数接近，以避免晶格参数不匹配引起的外延层与衬底接触的界面晶格缺陷多和应力大的现象。

4、外延生长的步骤、生长速度的决定因素（PPT第35-37页）

①反应剂质量( SiCl4和H2 )从气相输运(转移)到生长表面；

②反应剂分子被吸附在硅表面；

③在生长层表面进行化学反应，得到硅原子和其他副产物；

④副产物分子脱离生长层表面的吸附（解吸）；

⑤解吸副产物从生长表面转移到气相, 随主气流逸出反应室；

⑥硅原子加接到晶格点阵上。

决定因素：①表面的化学反应；②吸附和解吸；③气相质量传输；

5、影响外延生长速度的因素（PPT第46-47页）

①质量传输系数hG；②化学反应速度常数kS；③温度T；④反应剂的摩尔分数；

⑤流速；⑥硅片位置δN；⑦反应器的几何形状；⑧衬底取向有关。

6、保证外延层结晶质量的方法（PPT第56-57页）

要保证外延层的结晶质量，必须控制好温度T和速度v。只有在外延条件：高温，中、低速生长下，硅原子才有足够的能量或充裕的时间通过自扩散消除缺陷，保证外延层结构为单晶。

7、原位清洁处理（HCL气相腐蚀抛光）目的、方法。（PPT第62页）

方法：冲洗后将用氢稀释的无水氯化氢气体通入反应器内，在1150℃~ 1250℃对硅片表面进行气相腐蚀抛光，然后接着进行外延。由于它是与外延在同一反应系统里连续进行，因而避免了衬底片因出进反应器而暴露在空气中所引起的各种沾污和划伤

目的: 去除衬底表面残留的机械损伤、沾污的杂质和天然氧化物等层错核化中心，为外延生长提供没有损伤、高度清洁新鲜的待生长表面。

8、外延过程中的对流扩散。（PPT第62页）

对流扩散：在外延过程中，掺入到外延层中的杂质继续向衬底深处扩散；同时,衬底中的杂质又不断地向正在生长的外延层扩散。

9、对流扩散对外延层有效厚度的影响。（PPT第83-84页）

考虑杂质对流扩散后，外延层与衬底界面处的杂质分布发生变化, 导致外延层的有效厚度发生变化：当Csub>Cf时△xf>0 ，有效外延层变窄；当Csub

1、二氧化硅膜的用途和主要制备方法。

用途：在固态扩散、离子注入、外延中作为定域工艺的掩蔽层；作为IC中的隔离介质(场氧)及多层布线间的绝缘介质层；作为MOS器件的栅介质膜；作为晶片表面保护层或PN结终端的钝化层；作为动态存储器中的电容氧化膜或光电器件中的反射层。

制备方法：热生长氧化法；热分解淀积法CVD；外延淀积法；反应溅射法；阳极氧化法；

2、二氧化硅的基本结构，SiO2结构中的两种氧原子及其影响。

SiO2基本结构单元:正四面体；

分类：结晶形(特点:长程有序)和无定形结构(特点:长程无序，短程有序)

桥键氧原子：氧原子为两个硅原子所共有；

非桥键氧原子；氧原子只和一个硅原子相联结，没有形成氧桥

3、二氧化硅中的杂质分类（按其在网络中的位置和作用）。（PPT 第7-9页）。

SiO2中的杂质 大多数被电离，且多数以正离子的形式存在。按其在网络中的位置和作用可

分为网络形成剂（相当于替位式杂质）和网络改变剂（相当于间隙式杂质）。

网络形成剂：R 杂质离子≤ R Si 离子 如：B 、P 、Al 等杂质，可在网络中取代Si 原子的位置。（类比硅中的替位杂质）

网络改变剂：R 杂质离子≥ R Si 离子 如：K 、Na 、Ga 、Al 等杂质，它们在网络中不能取代Si

原子的位置，只能占据网络中的空洞处。（类比硅中的间隙杂质）

4、SiO2物理性质与化学性质

①密度：表示SiO2结构的致密程度；二氧化硅的密度约为2.23g/cm2，硅的密度为 2.33g/cm2，所以，硅的密度大于二氧化硅的密度。Si 变成SiO2后体积会膨胀 ②折射率：表示SiO2

的光学性质；③电阻率：表示SiO2的电学性质；④介电强度：表示单位厚度的SiO2薄膜

的耐压能力；⑤介电常数：表示SiO2的电容性能；⑥热膨胀系数:表示SiO2受温度变化的

形变； SiO2热膨胀系数小，是Si 的1/5；故冷却时易产生微细的裂纹，丧失钝化和掩蔽的

作用；⑦分凝系数：平衡时杂质在硅和二氧化硅界面的分凝系数m 为一常数；对于B: m ≈

0.3; 对于P ：m ≈10

不同方法制备的SiO2，其密度,折射率,电阻率等不同；

不同方法制备的SiO2，其腐蚀速度不同

① SiO2是最稳定的硅化物；

② SiO2不溶于水；

③ SiO2能耐较强的侵蚀，但极易与HF 作用

④ SiO2能被强碱熔蚀，也可被H 、Al 、Si 等还原。

5、三种氧化方法的原理和特点比较、应用

在高温下，氧气与硅片表面的硅原子反应生成SiO2起始层。

在高温下，水汽与硅片表面的硅原子反应生成SiO2起始层。

22SiO O Si ?→←+? ↑+?→←+?22222H S i O O H Si

氧化速度 均匀重复性 结构 掩蔽性 水温

干氧 慢 好 致密 好

湿氧 快 较好 中 基本满足 95℃

水汽 最快 差 疏松 较差 102℃

6、掺氯氧化的特点

①掺氯可吸收、提取氧化层下面硅中的杂质，减少复合中心，使少子寿命增加。因为高温下

氯气和许多杂质发生反应，生成挥发性的化合物而从反应室逸出。

②可钝化可动离子，改善器件特性及可靠性。由于集中分布在SiO2-Si 界面附近的氯Cl-可

使移到此处的Na+被陷住不动，从而使Na+丧失电活性和不稳定性。

③可降低SiO2层中的固定电荷和界面态密度，减少二氧化硅中的缺陷。由于氯可中和界面

电荷，填补了氧空位。④可提高氧化速度，氯起催化剂的作用。

7、干氧氧化机理

在高温下，当氧气与硅片接触时，氧气分子与其表面的硅原子反应生成SiO2起始层。由于

该起始氧化层会阻碍氧分子与Si 表面的直接接触，因此其后的继续氧化是氧化剂(负氧离子)

扩散穿过已生成的SiO2向Si 侧运动，到达SiO2-Si 界面进行反应, 使氧化层厚度不断加厚。

8、影响热氧化速度的因素。线性速率常数和抛物线速率常数的物理意义。

1) 氧化时间t ；2) 氧化温度T ；3) 氧化剂的分压强PGO (有低压氧化、高压水汽氧化技术)

4) 氧化气氛（干/湿/水汽氧化）；5) 衬底表面势效应；6) 时间常数t*

B/A ——线性速率常数：说明当氧化时间很短时，氧化生长速度主要取决于氧化反应的快慢；氧化剂通过扩散供给快，氧化过程受界面反应控制，可用线性速率常数来描述。

B ——抛物线速率常数：说明当氧化时间较长时，氧化生长主要取决于氧化剂的固态扩散供

给情况；氧化过程转为受扩散控制，可用抛物线速率常数来描述。

9、局部氧化掩蔽膜的选用

局部氧化：在规定的地方热生长形成氧化膜，其它地方用掩蔽膜遮盖起来。（产生鸟嘴效应） 氧化掩蔽膜的选用：用氮（ Si3N4 ）作为氧化掩蔽膜+ SiO2 作缓冲层

10、“鸟嘴”效应及其消除方法。

局部氧化时，O2扩散穿越已生长的二氧化硅层向各个方向扩散，即纵向扩散的同时也有横

向扩散，因此，在氮化硅掩膜下有轻微的侧面氧化生长。由于Si 氧化生成SiO2 后体积膨

胀，使掩蔽的Si3N4- SiO2 膜周边受影响而向上翘起，形成鸟嘴。

消除方法：1.高压氧化工艺；2.在氧化前，将窗口处的硅腐蚀掉0.555xo 深度，

再进行局部氧化, 便可得一到近乎平面的表面结构。

11、实现有效掩蔽的条件。（PPT 第52-54页）

实现掩蔽扩散所需的SiO2的厚度xo 与Dox 和D 的相对大小有关，一般只要满足Dox

件，便可实现有效的掩蔽。

①对B 、P 而言：由于Dox

来掩蔽杂质B 、P ；②对Ga 、Al 而言：由于Dox>D ，在一般氧化条件下， xo 不容易满足

xo ≥xjo ,故不能用SiO2来掩蔽杂质Ga 、Al ；③对Au 而言：由于Dox<

着SiO2 -Si 界面迅速扩入被膜层所掩蔽的硅表面处，相当于SiO2 没有起掩蔽作用。因此，不能用SiO2来掩蔽杂质Au 。

12、已知氧化工艺条件计算氧化层厚度；已知扩散条件或氧化层厚度设计氧化。（掌握相关

例题和习题）。

第四章 扩散

1、掺杂的主要技术

1. 热扩散：利用杂质在高温(>800℃)下由高浓度区向低浓度区的扩散来进行硅的掺杂。

2. 离子注入：将杂质转换为高能离子的形式，直接注入硅体内。

3. 合金法

4. 中子嬗变法

2、硅中杂质的主要扩散机构（3种）

扩散机构：间隙式扩散，替位式扩散，间隙-替位式扩散

3、扩散的本质（PPT 第13页）

微观上，每个杂质粒子(如获得能量)总是向临近的位置跳跃,扩散就是大量粒子作无规则热 运动的统计结果；宏观上，大量粒子在一定条件下(如浓度差)总是由其浓度高的地方往浓

度低的地方迁移。

4、扩散系数的物理含义、表达式、决定因素。

物理含义：表示粒子扩散快慢的物理量。 决定因素：1.激活能(Ea ） 2.温度(T)

221j j j d P D ∑=对Si 而言，()

kT E D D a /exp -=∞ 3.表观扩散系数(D ∞) 5、微电子器件制造中的扩散的主要方式。

1. 恒定表面源扩散*

2. 有限表面源扩散*

3. 两步扩散*

4.固-固扩散

6、恒定表面源扩散的特征和杂质分布。

恒定表面源扩散特征：整个扩散过程中, CS始终保持不变，Q０和xj 随t↑不断增加。

恒定表面源扩散在硅片内形成的杂质分布为余误差分布。

7、有限表面源扩散的特征和杂质分布。

有限表面源扩散特征：整个扩散过程中, Q０始终保持不变, CS随t和T的↑不断下降；xj 随t和T的↑不断增加。有限表面源扩散在硅片内形成的杂质分布为高斯分布。

8、两步扩散的特征和杂质分布。

第一步：采用恒定表面源扩散；特征：温度较低，时间较短。杂质分布遵循余误差分布

第二步：采用有限表面源扩散；特征：温度较高，时间较长。杂质分布遵循高斯分布

9、影响杂质实际分布的主要因素。（场助效应和先扩硼后扩磷时出现的发射极陷落效应）

1、模型的偏离

2、场助效应

3、荷电空位效应

4、发射极的陷落效应

5、氧化对扩散的影响

6、横向扩散/或二维扩散

10、几种典型扩散的杂质分布及主要参数（PPT第56-57页）

11、已知扩散工艺条件计算主要参数；已知主要参数设计、确定扩散条件。（掌握相关例题和习题）。

第五章离子注入

1、离子注入掺杂定义

：是将掺杂剂通过离子注入机的离化、加速和质量分析，成为一束由所需杂质离子组成的高能离子流而投入半导体晶片(靶)内部，并通过逐点扫描完成对整块晶片的注入。

2、热扩散与离子注入的特点比较，课本P144，表6-6）

3、能量损失机构的种类及各自特点（PPT第7-13页）

核阻挡机构；电子阻挡机构；在低能范围内,以核阻止为主；

在高能的范围内,以电子阻止为主。在中等能量范围内，核阻止和电子阻止都必须考虑；

重离子以核阻止为主，轻离子以电子阻止为主；

4、离子注入中射程分布的4个特征量的含义。

1 平均投影射程R P——反映离子注入的平均深度；

2 标准偏差△R P——反映射程的分散程度；

3 偏斜度γ1——反映分布的对称性；

4 峭度β2——反映分布的顶部尖蜂特征。

5、离子注入非晶靶中的杂质分布特点（3种）

1、对称的高斯分布；

2、相连的半高斯分布；

3、皮尔逊（Pearson)-Ⅳ分布

6、离子注入单晶靶的沟道效应及解决方法

沟道效应：当离子沿着沟道前进时，来自靶原子的阻力要小得多，因此射程也要大得多，这种现象称为沟道效应。

解决办法：1.将硅片表面预先用Ar+处理形成非晶层或涂一层光刻胶。

2.采用偏斜工艺, 即偏离晶轴方向,以大于临界角注入。

7、离子注入后损伤的种类及其特点（PPT第51页）

晶格损伤：当注入剂量较小时，单个靶原子通过与离子碰撞发生变形与移位，形成空位、间隙原子，而且注入离子并不是正好处于格点上。①点缺陷：空位、间隙原子和替位杂质原子。②复合缺陷：点缺陷相互作用形成双空位、三空位等缺陷。③面缺陷：由于高能离子束形成的位错、层错。

缺陷的影响：会使半导体中的载流子的迁移率下降, 少子寿命缩短,从而影响器件性能。

无定形损伤：当Q0很高时，靶中的每个原子几乎都被移位，原来孤立的错乱区开始相互搭接在一起，材料的有序性将完全被破坏，从而导致非晶层的形成 长程无序。随Q0继续增加，损伤量不再增加且趋于饱和，此时对应于连续非晶层的形成——无定形损伤

8、离子注入后损伤的退火及其作用。

退火：将注入过离子的硅片在一定温度和真空或氮、氩等高纯气体的保护下，经过适当时间的热处理。目的：消除硅片中的损伤，同时激活掺入的杂质。

退火作用：可部分或全部消除注入所产生的晶格损伤，恢复材料少子寿命和载流子的迁移率，并使入射离子位于正常的格点位置上，起施主和受主作用

9、离子注入后热退火过程中的扩散效应及其产生的原因。

热退火温度一般远低于热扩散时的温度。但是，对于注入区的杂质，即使在比较低的温度下，发现杂质扩散也非常显著，即为退货过程中的杂质增强扩散；

原因：离子注入所造成的晶格损伤，使硅内的空位密度很大；并使晶体内存在大量的间隙原子和多种缺陷。这些因素都会使扩散系数增大，扩散效应增强。

10、已知离子注入工艺条件计算峰值浓度、结深等相关参数；已知峰值浓度、结深等相关参数设计、确定工艺条件。（掌握例题和习题）。

第六章薄膜气相淀积

1、化学气相淀积的特点

①淀积温度比较低，通常处在表面反应控制下，且吸附会影响化学反应速度；

②稳定情况下，膜厚与时间成正比，厚度范围广；

③淀积的基片范围较广，衬底片可以是单晶片，也可是金属、陶瓷、玻璃等无序基片；

④样品本身不参与化学反应；⑤淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。

⑥所淀积的薄膜可以是导体、绝缘材料或者半导体材料。

2、APCVD、LPCVD、光CVD、等离子体增强化学气相淀积制备薄膜的特点。APCVD：1.淀积温度低；2、淀积速度较高；

3、存在台阶覆盖；

4.表面不十分光洁，密度低；5、膜内有应力。

LPCVD：1、均匀性好；2、纯度高；3、膜层绝对误差小；

4、成本低；

5、淀积速率低，温度较高；

PECVD：1. 常用淀积温度为200~350℃(比上述方法都低)，应用范围广；

2. 淀积膜具有良好的附着性和低针孔密度；

3. 较好的台阶覆盖, 良好的电学性能；

4. 对高的深宽比间隙有好的填充能力；

5. 引起辐射损伤，通过适当的淀积条件及低温退火来消除。

光CVD：1. 淀积温度低（低于PECVD）2. 淀积膜的辐射损伤低，减小了微应变和界面态；

3. 淀积膜广泛，有介质膜、Ge、Al、Mo、W等薄膜；

4. 影响因素比PECVD少。

3、SiO2、多晶硅膜、Si3N4膜、Al2O3 膜、难熔金属膜的主要特点及其制备方法

)(2)(650~580)(4g S C g H Si SiH +???→← ——(热解反应；氧化；氨化；水解；还原)

↑+???→?+)(22450~250)(2)(4H 2g C g g SiO O SiH ()

↑+↓??+243900~70034124322H N Si NH SiH N H C

↑+??+>HCl O Al O H AlCl C g g 6232400)(2)(3 ↑

+↓??→?+)()(450)(2)(663g s C g g HF W H WF

4、台阶覆盖的相关知识、几种CVD 台阶覆盖特点。（PPT 第68-70页）

台阶覆盖：当晶片表面存在台阶时，使得从淀积源或点蒸发源射向晶片表面的反应物在台 阶阴面和阳面间产生很大的沉积速度差，甚至在阴面根本无法沉积到薄膜。

影响：台阶覆盖会造成布线金属膜在台阶处开路或无法通过较大的工作电流。

产生原因：与反应物或中间产物在晶片表面的迁移、气体分子的平均自由程及台阶窗口处 的深宽比 (或反应物入射角所掠射的范围) 等因素有关。

（PECVD ）当反应物或中间产物在晶片表面能迅速迁移时，将使得晶片表面的反应物浓度

处处是均匀的，与几何尺寸形貌无关；所以就得到厚度处处均匀的保形台阶覆盖。

（LPCVD 、PVD ）当吸附在晶片表面的反应物不能沿表面明显迁移且气体平均自由程大于

台阶线度时，台阶覆盖沿着垂直壁是逐步减薄的，在台阶底部会因自遮蔽而发生开裂。

（APCVD ）当没有表面迁移，平均自由程又较小时，在台阶顶部弯角处产生较厚的淀积， 形

成凸包，而底部淀积的很少，甚至没有。

5、物理气相淀积的相关知识（PPT 第73页）

PVD 指利用某种物理过程，例如蒸发或者溅射现象实现物质的转移，即原子或分子由源转

移到衬底硅表面上，并淀积成膜薄。（真空蒸发；溅射法）

1. 主要用来制备各种金属膜；

2.难熔金属膜；

3.还有Ⅲ-Ⅴ化合物薄膜。

6、真空蒸发的基本原理和特点

基本原理：在真空条件下，加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源的表面逸出，形成蒸气流， 并入射到衬底表面，凝结形成固态薄膜。

电阻加热蒸发特点：简单、易操作、成本低。应用广泛。

电子束蒸发：1. 蒸发源温度高,蒸发速率高，可蒸发难熔金属2. 可实现高纯度薄膜淀积。

3. 直接加热蒸发材料表面，热效率高；

4. 设备成本高。

7、溅 射的基本原理和特点

基本原理：带电离子在电场中加速后具有一定动能，将该离子引向欲被溅射的靶电极，该 离 子与靶表面原子发生碰撞，通过动量交换使靶原子溅射出来。这些被溅射出来的原子将带 有一定的动能，并沿一定方向射入衬底，从而实现在衬底上的薄膜淀积。

1. 改善台阶覆盖及淀积膜与衬底附着性

2. 可控制多元化的组分

3. 可提高溅射膜的质量。

第七章 光刻

1、负型和正型两种抗蚀剂特点及应用

负型： ①曝光后不溶于显影液； ②感光度高（分辨能力弱）和稳定性好；

③针孔少，耐腐蚀和附着性好； 要用在分立器件中（>3 m ）

正型： ①曝光后可溶于显影液；②分辨能力强（感光度或灵敏度低）；③对比度较高， 线条边沿非常好；?寿命长，不发生热膨胀；主要用在VLSI 和ULSI 中

2、光刻工艺过程（7步）及其对应的图形（分别画出正/负型光刻胶所对应的光刻工艺过程）

工艺流程：(打底膜)涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、去胶。（图解PPT后补）3、接触式、接近式、投影式三种光学曝光方法和电子束曝光、X射线曝光各自的特点。

接触式：1、光的衍射较小，分辨率高；2、简便易行，使用寿命短；

3、表面不平等会影响成品率。

接近式：1、对掩模图形的损伤小，使用寿命长。2、光衍射较为严重，分辨率低

投影式：1、掩模不受损伤；2、对准精度高；3、投影系统复杂。

电子束曝光特点：

①分辨率高。②改变光刻图形十分简便。③设备复杂，成本较高。④存在邻近效应。

X射线曝光特点: ①分辨率高；②需要掩模。

4.邻近效应的概念及对光刻图形的影响和改善邻近效应的方法。

邻近效应：采用电子束曝光时，电子束在抗蚀膜内以及基底表面的背散射，使一个图素内的曝光剂量受到邻近图素曝光剂量的影响，导致光刻图形发生畸变，此现象成为邻近效应。产生不良影响：使抗蚀剂曝光截面产生形变，并使显影后引起线宽发生变化和图形畸变。改善方法：采用控制剂量和修正图形形状相结合的技术；采用多层抗蚀剂技术减少背散射。

5. 刻蚀工艺的概念

6、三种刻蚀方法的特点比较（见PPT）

7、三种干法刻蚀的特点比较（见PPT）

第八章布线与组装技术

1、布线、组装、键合及封装的概念

布线：通过对金属薄膜的微细加工，实现各个相互隔离的器件的连接工艺。

组装：布线后,为使器件不受外界环境的干扰和破坏，必须通过组装技术将器件保护起来。组装技术包括芯片的键合和芯片的封装。键合：芯片输入/输出（I/O）端的引出。

封装：用某种材料将芯片保护起来，使之与外界隔离。

2、形成欧姆接触的基本方法

①金属与高掺杂的半导体形成欧姆接触用合金法

②金属与p型半导体形成低势垒高度欧姆接触用蒸发或溅射+退火方法

③高复合中心的欧姆接触a. 在用合金法制作之前，利用喷砂打毛半导体表面；b. 作电极时，先在半导体表面用扩散或离子注入法掺入与半导体原子半径相差较大的杂质

3、金属化材料的用途及其相应的要求

1）MOSFET器件的栅极材料：作为器件的组成部分。

要求：与栅极氧化层具有良好的界面特性和稳定性，及合适的功函数。如：Al, poly-Si 2）互联材料：将同一芯片的各独立部分连接起来。

要求：电阻率要小，易于淀积和刻蚀，并有良好的抗电迁移特性。如：Al, Cu。

3）接触材料：提供与外部相连的连接点（压焊点）。

要求：有良好的界面特性和稳定性，接触电阻要小，在半导体中的扩散系数要小等。如：Al, PtSi, Co2Si。

4、布线新材料Cu引线的优缺点。

Cu引线优点：Cu的抗电迁移能力比Al高10~100倍；Cu的电阻比Al低10倍；Cu的薄层电阻约比Al低30%；Cu膜成本低。

Cu引线缺点：Cu难以刻蚀；Cu在氧化层和硅中扩散快。

解决方法：采用镶嵌工艺和平坦化技术。

5、层间绝缘膜的主要平坦化技术

回流法：加热软化熔点低的玻璃让其粘性流动。玻璃甩涂:用甩涂法将液体玻璃填在凹部，最后将溶剂蒸发。均一腐蚀法:膜的淀积和腐蚀同时或交替地反复进行，消除凸出部分。化学机械抛光法:利用研磨技术去除硅片整个表面的凹凸不平。

6、布线金属的电迁移及其带来的不良影响。

①金属靠近正极一侧产生堆积，形成小丘或晶须，会引起布线金属间的短路。

②金属靠近负极一侧产生空洞，会引起布线金属间的开路。

7、封装的分类和四种不同材料封装的特点与用途

金属封装①散热性和电磁屏蔽好. 用于功率器件和高频器件；晶体管，晶闸管等

塑料封装①成本低、体积小、自动化成度高②机械强度、导热性、气密性较差；③抗潮性差. 用于IC塑封，功率器件模块。如：普通发光二极管，功率MOSFET等

陶瓷封装①气密性、绝缘性、导热性好；②成本高. 用于可靠性较高的IC和芯片成本较高的器件；

玻璃封装①成本低，可靠性高. 用于可靠性较高的器件

第九章工艺集成

1、双极型IC隔离的主要工艺及特点

1. 结隔离工艺

2. 氧化物隔离工艺（ROI）

3. 介质隔离工艺（DI）

2、MOS型IC隔离的主要工艺及特点

1. 局域氧化隔离艺（LOCOS）

2. 侧墙掩蔽的隔离工艺

3. 开槽回填隔离工艺（又称沟槽隔离SIT）

4. CMOS各种隔离技术

3、P阱或N阱CMOS工艺过程的主要步骤。