半导体制造技术试题.docx

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半导体制造技术试题

半导体制造技术

[填空题]

1写出IC制造的5个步骤。

参考答案：

[填空题]

2什么是特征尺寸CD？

参考答案：

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

[填空题]

3名词解释：

high-k；low-k；Fabless；Fablite；IDM；Foundry；Chipless。

参考答案：

[填空题]

4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？

参考答案：

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.更宽的工作温度范围；

4.氧化硅的自然生成。

[填空题]

5描述在硅片厂中使用的去离子水的概念。

参考答案：

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。

DIWater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。

[填空题]

6对净化间做一般性描述。

参考答案：

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最先进测试仪器的检测水平范围内都检测不到。

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。

[填空题]

7例举硅片制造厂房中的7种玷污源。

参考答案：

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。

[填空题]

8描述净化间的舞厅式布局。

参考答案：

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。

[填空题]

9描述RCA清洗工艺。

参考答案：

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。

[填空题]

10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？

参考答案：

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。

[填空题]

11什么是CMOS技术？

什么是ASIC？

参考答案：

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。

[填空题]

12什么是外延层？

为什么硅片上要使用外延层？

参考答案：

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。

[填空题]

13硅片关键尺寸测量的主要工具是什么？

参考答案：

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。

[填空题]

14例出并描述4种真空范围。

参考答案：

四种真空范围：

（1）低级真空：

气流主要是由分子间碰撞产生的（也称滞留），压强高得足以机械型压力测量仪测量。

（2）中级真空：

范围是1托到10e-3托。

（3）高级真空：

气体分子间很少有碰撞。

（4）超高级真空：

是高级真空的延伸，通过对真空腔的设计和材料的严格控制尽量减少不需要的气体成分。

[填空题]

15例举并描述IC生产过程中的5种不同电学测试。

参考答案：

IC生产过程中的5种不同电学测试：

（1）IC设计验证：

描述、调试和检验新的芯片设计，保证符合规格要求，是在生产前进行的。

（2）在线参数测试：

为了监控工艺，在制作过程的早期（前端）进行的产品工艺检验测试。

在硅片制造过程中进行。

（3）硅片拣选测试（探针）：

产品功能测试，验证每一个芯片是否符合产品规格。

在硅片制造后进行。

（4）可靠性：

集成电路加电并在高温下测试，以发现早期失效（有时候，也在在线参数测试中进行硅片级的可靠性测试）。

在封装的IC进行。

（5）终测：

使用产品规格进行的产品功能测试。

在封装的IC进行。

[填空题]

16什么是IC可靠性？

什么是老化测试？

参考答案：

IC可靠性是指器件在其预期寿命内，在其使用环境中正常工作的概率，换句话说就是集成电路能正常使用多长时间。

老化测试在很苛刻的环境中（如吧温度提高到85℃，提高偏置电压）给芯片加电并测试，使不耐用的器件失效，从而避免它们被交给客户），这种测试能够产生更可靠的集成电路，但往往需要长时间的测试，十几甚至数百小时，这是一种费钱耗时的工作。

[填空题]

17例举并描述硅片拣选测试中的三种典型电学测试。

参考答案：

硅片拣选测试中的三种典型电学测试：

（1）DC测试：

第一电学测试是确保探针和压焊点之间良好电学接触的连接性检查。

这项检查保证了技术员的测试仪安装正常。

（2）输出检查：

硅片挑选测试用来测试输出信号以检验芯片性能。

主要验证输出显示的位电平（逻辑“1”或高电平，逻辑“0”或低电平），是否和预期的一致。

（3）功能测试：

功能测试检验芯片是否按照产品数据规范的要求工作。

功能测试软件程序测试芯片的所有方面，它将二进制测试图形加入被测器件并验证其输出的正确性。

[填空题]

18例举出传统装配的4个步骤。

参考答案：

传统装配的4个步骤：

1.背面减薄；

2.分片；

3.装架；

4.引线键合。

[填空题]

19例举并描述6种不同的塑料封装形式。

参考答案：

6种不同的塑料封装形式：

（1）双列直插封装（DIP）：

典型有两列插孔式管脚向下弯，穿过电路板上的孔。

（2）单列直插封装（SIP）：

是DIP的替代品，用以减小集成电路组件本体所占据电路板的空间。

（3）薄小型封装（TSOP）：

广泛用于存储器和智能卡具有鸥翼型表面贴装技术的管脚沿两边粘贴在电路板上相应的压点。

（4）西边形扁平封装（QFP）：

是一种在外壳四边都有高密度分布的管脚表面贴装组件。

（5）具有J性管脚的塑封电极芯片载体（PLCC）

（6）无引线芯片载体（LCC）：

是一种电极被管壳周围包起来以保持低刨面的封装形式

[填空题]

20例举出芯片厂中6个不同的生产区域并对每一个生产区域做简单描述。

参考答案：

芯片厂中通常分为扩散区、光刻区、刻蚀区、离子注入区、薄膜生长区和抛光区6个生产区域：

①扩散区是进行高温工艺及薄膜积淀的区域，主要设备是高温炉和湿法清洗设备；

②光刻区是芯片制造的心脏区域，使用黄色荧光管照明，目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上；

③刻蚀工艺是在硅片上没有光刻胶保护的地方留下永久的图形；

④离子注入是用高压和磁场来控制和加速带着要掺杂的杂质的气体；高能杂质离子穿透涂胶硅片的表面，形成目标硅片；

⑤薄膜生长主要负责生产各个步骤中的介质层与金属层的淀积。

⑥抛光，即CMP（化学机械平坦化）工艺的目的是使硅片表面平坦化。

[填空题]

21离子注入后为什么要进行退火？

参考答案：

推进，激活杂质，修复损伤。

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[填空题]

22为什么要采用LDD工艺？

它是如何减小沟道漏电流的？

参考答案：

沟道长度的缩短增加了源漏穿通的可能性，将引起不需要的漏电流，所以需要采用LDD工艺。

轻掺杂漏注入使砷和BF2这些较大质量的掺杂材料使硅片的上表面成为非晶态。

大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，从而减少源漏间的沟道漏电流效应。

[填空题]

23描述金属复合层中用到的材料？

参考答案：

[填空题]

24说明水汽氧化的化学反应，水汽氧化与干氧氧化相比速度是快还是慢？

为什么？

参考答案：

化学反应：

Si+2H2O->SiO2+2H2

水汽氧化与干氧氧化相比速度更快，因为水蒸气比氧气在二氧化硅中扩散更 快、溶解度更高

[填空题]

25影响氧化速度的因素有哪些？

参考答案：

掺杂物、晶体晶向、压力、温度、水蒸气。

[填空题]

26立式炉系统的五部分是什么？

例举并简单描述。

参考答案：

工艺腔、硅片传输系统、气体分配系统、尾气系统、温控系统。

工艺腔是对硅片加热的场所，由垂直的石英罩钟、多区加热电阻丝和加热管套组成硅片传输系统在工艺腔中装卸硅片，自动机械在片架台、炉台、装片台、冷却台之间移动气体分配系统通过将正确的气体通到炉管中来维持炉中气氛控制系统控制炉子所有操作，如工艺时间和温度控制、工艺步骤的顺序、气体种类、气流速率、升降温速率、装卸硅片。

[填空题]

27例举并描述薄膜生长的三个阶段。

参考答案：

（1）晶核形成

分离的小膜层形成于衬底表面，是薄膜进一步生长的基础。

（2）凝聚成束

形成（Si）岛，且岛不断长大

（3）连续成膜

岛束汇合并形成固态的连续的薄膜 淀积的薄膜可以是单晶（如外延层）、多晶（多晶硅栅）和无定形（隔离介质，金属膜）的

[填空题]

28例举淀积的5种主要技术。

参考答案：

[填空题]

29例举高k介质和低k介质在集成电路工艺中的作用。

参考答案：

[填空题]

30质量输运限制CVD和反应速度限制CVD