物电学院微电子制造技术试题级电信电子专业综述.docx
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物电学院微电子制造技术试题级电信电子专业综述
贵州师范大学2013—2014学年度第二学期
《微电子制造技术》
年级\专业电信姓名江嵩学号110802010017
一、简答题
1、什么是集成电路,集成电路有哪些主要工艺过程。
集成电路是一种微型电子器件和部件。
采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管,二极管,电阻,电感和电容及布线连接在一起。
制作在一小块合计小块半导体晶体和介质基片上。
然后封装在一个盒内,成为具有所需电路的功能和结构,其中所有元件在结构上成为了一个整体,使电子元件成为微小型化。
低功能和可靠性方面迈进了一步,它的英文用字母IC表示。
工艺有外延工艺,氧化工艺,掺杂工艺,光刻工艺,制版工艺,隔开工艺,表面钝化工艺。
,
2、简述PECVD、LPCVD、APCVD,并指出其区别。
ECVD:
是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。
为了使化学反应能在较低的温度下进行,利用了等离子体的活性来促进反应,因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).
实验机理:
是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体,在局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。
LPCVD是大规模集成电路和超大规模集成电路以及半导体光电器件上公益领域里的主要工艺之一,LPCVD技术可以提高淀积薄膜的质量,使膜成既有均匀性好,缺陷密度低,台阶覆盖性好等优点,成为制备四氮化硅薄膜的主要方法,淀积时硅片放入反应器中,间隙紧凑,大大提高了设备的加工能力,有利益减低生产成本,提高经济效益。
与水平放置的硅片的系统相比,它避免了反应器掉落微粒的玷污。
常压化学气相淀积(APCVD)是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法,这是化学气相淀积最初所采用的方法。
这种工艺所需的系统简单,反应速度快,,但是均匀性较差,台阶覆盖能力差,所以一般用于厚的介质淀积。
除了常压化学气相淀积(APCVD)之外,还有低压化学气相淀积(LPCVD),等离子体增强型淀积(PECVD)。
目前,在芯片制造过程中,大部分所需的薄膜材料,不论是导体、半导体,或是介电材料,都可以用化学气相淀积来制备。
这些薄膜通常作为层间介质(ILD),保护性覆盖物或者表面平坦化等。
LPCVD即低压化学气相淀积,与APCVD相比,LPCVD加入了真空系统,其真空度约为0.1-5Torr,反应温度一般为300-800°C。
反应腔内真空度被降低,其效果是明显增大了反应气体分子的平均自由度,使得气体分子更加容易扩散至硅片表面,硅片表面的反应气体非常充分。
基于这种气体传输状态,反应腔内的气流条件并不重要,允许反应腔设计优化以得到更高的产量。
因此与APCVD不同的是,LPCVD的淀积速度受到化学反应速度的限制。
LPCVD系统有更低的成本,更高的产量、更好的膜性能及具有台阶覆盖能力和均匀性,具有广泛的应用。
LPCVD常用于二氧化硅、Si3N4和多晶硅薄膜的淀积。
典型的LPCVD工艺设备操作:
1)做好淀积前的准备工作,包括按流程卡确认程序、工艺、设备及硅片数量 2)硅片清洗 3)选择程序 4)系统充气 5)裝片 6)按“START”键,设备将按设定的程序进炉 7)程序结束,自动出舟,同时发出报警声,此时按面板上的“ACK”键,报警声消除2014年度细分行业报告汇集制造行业报告 互联网行业报告 农林牧渔行业报告 8)经10min冷却后,取下正片活测试片,放入传递盒待检验和测试。
APCVD和LPCVD都是通过热能来维持化学反应。
而等离子体辅佐CVD主要依赖于等离子体的能量。
其优点是:
1)有更低的工艺温度 2)对高的深宽比间隙有好的填充能力 3)淀积的膜对硅片有优良的贴附能力 4)有较高的淀积速度 5)有较少的针孔和空洞,因而有较高的膜密度 6)腔体可以利用等离子体清洗
3、简述20世纪八十年代与20世纪九十年代的CMOS工艺,并指出其区别。
答:
20世纪80年代CMOS工艺具有以下特点:
1)采用氧化工艺进行器件间的隔离2)采用磷化硅玻璃和回流进行平坦化3)使用正性光刻胶进行光刻4)采用蒸发的方法进行金属层的淀积5)使用发达的掩膜进行成像6)用等离子体刻蚀和湿法刻蚀工艺进行图形刻蚀 其工艺流程如下:
1)硅片清洗:
硅片在一系列化学溶液中的清洗,以去除颗粒,有机物和无机物沾污及去除自然氧化层。
漂洗、甩干 2)垫氧化:
热生长15mm的氧化层,保护硅片表面免受沾污,阻止在主人过程中对硅片过度损伤,有助于控制注入过程中杂质的注入深度。
同时也减少淀积的氮化层与硅片衬底的应力 3)低气压化学气相淀积氮化层:
在低气压化学气相淀积设备中,氮气和二氧化硅反应,在硅片表面上生成一薄膜层氮化硅。
作为局部氧化隔离生长二氧化硅的俺避蔽层 4)第一次光刻:
涂覆光刻胶,已形成局部氧化区域 5)第一次掩膜版:
硅局部掩膜版,决定了形成局部氧化区域 6)(局部氧化)对准和曝光:
将掩膜版图形直接刻在到涂胶的硅片上,包括曝光、显影、坚膜等步骤 7)显影:
显影液喷到硅片上,图形在硅片上显现出来,之后硅片进行坚膜,并对尺寸进行检测 8)氮化物刻蚀:
没有光刻胶保护的氮化硅被强腐蚀性化学物质刻蚀掉 9)去掉光刻胶:
在每一步骤刻蚀工艺之后都要将硅片上的光刻胶去除在一系列化学试剂中湿法清洗10)隔离区注入:
硼离子注入,目的是为了防止场区下硅表面反型,产生寄生沟道11)场氧化:
利用氮化硅掩膜氧化功能,在没有氮化硅层,并经硼离子注入的区域,生长一层场区域氧化成,厚度约为400mm 12)去除氮化物和垫氧层,并清洗13)掩蔽氧化:
通过氧化层生成一层sio2膜,用做杂质扩散掩蔽膜,膜厚350mm 14)第二次光刻:
确定n阱区域,在N阱中制作PMOS管。
其中包括涂胶、烘烤、曝光、显影等步骤15)N阱注入:
为被光刻胶保护的区域允许高能粒子杂质穿透表面进入一定厚度16)N阱驱进:
先去除光刻胶,之后将注入杂质的硅片放入退火炉中进行退火,使得杂质向硅片更深处扩散,达到所需深度,同时可以消除注入引起的硅片损并将注入杂质激活。
之后去除掩蔽氧化层 17)生长栅氧化层:
在生长栅氧化层之前先清洗硅片,去除沾污和氧化层,吧硅片放入氧化炉,在HCI气氛中,用于氧氧化生长一层致密的二氧化硅膜,厚度约为40mm 18)淀积多晶硅:
利用硅烷分解在硅片表面淀积一层多晶硅,并马上进行多晶硅的掺杂,此步骤刻在同一工艺腔体中进行,也可以在不同的设备中进行19)第三次光刻:
形成栅极和局部互连图形,包括涂胶、烘烤、曝光、显影、坚膜等步骤20)多晶硅刻蚀:
刻蚀多晶硅,形成多晶硅栅极和局部互连,之后去除光刻胶21)第四次光刻:
形成N型源漏极区掩膜版区域图形,刻印硅片,以得到NMOS管被注入区域,其他区域被光刻胶保护着,包括涂胶、曝光、显影、坚膜等步骤22)N型源漏极区离子注入:
磷离子注入,形成NMOS源,漏区23)第五次光刻-----第五次掩膜版24)P型源漏区离子注入:
鹏离子注入,形成PMOS源漏区25)去除光刻胶26)退火:
在氮气下退火,并将源漏区推进,形成0.3-0.5um的源漏区27)低气压化学气相淀积屏蔽氮化物28)化学气相淀积BPSG(鹏磷硅玻璃)钝化层29)BPSG回流:
目的是使得表面平滑30)第六块掩膜版:
接触空曝光,形成金属化接触孔图形。
包括涂胶、曝光、显影等31)接触孔刻蚀:
刻蚀金属化的接触孔,之后去除光刻胶32)金属淀积:
采用蒸发或溅射的方法淀积一层AL-Cu-Si合金,利于解决电迁移现象和防止AL片断裂33)第七块掩膜版金属互连:
包括涂胶,曝光,显影和金属刻蚀,去胶等,形成金属互连34)化学气相淀积USG(未掺杂的二氧化硅)35)化学气相淀积氮化物形成的钝化层20世纪90年代的COMS工艺技术:
数字通信设备、个人计算机和互联网有关的应用推进了COMS工艺技术的发展。
特征尺寸从0.8um到0.18um,晶园直径从150mm300mm,原有的制作工艺已经无法实现如此小的特尺寸的制作。
20世纪90年代的COMS工艺技术具有以下特点:
1)器件制作在外延硅片上2)采用浅槽隔离技术3)使用侧墙隔离(防止源漏极区进行更大剂量注入时,源漏极区杂质过于接近沟道以至于可能发生源漏极穿透),钛硅化合物和侧墙隔离解决了硅化合物问题4)多晶硅栅和采用钨硅化合物和钛硅化合物实现局部互联,减小了电阻并提高了器件速度5)光刻技术采用G-line I-line 深紫外线DUV光源曝光6)用等离子体刻蚀形成刻蚀图形7)湿法刻蚀用于覆盖薄膜的去除8)采用立式氧化炉,能使得硅片间距更小,更好地控制沾污9)采用快速处理系统对离子注入之后的硅片进行退火处理及形成硅化物,能更快、更好地控制制造过程中的热预算10)用直流磁控溅射取代蒸发淀积金属膜11)采用多层金属互联技术12)钨CVD和CMP(或者反刻)形成钨赛,实现层与层之间的互连13)Ti和TiN成钨的阻挡层14)Ti作为AL-Cu沾附层,能减小接触电阻15)TiN抗反射涂层的应用,可以减小光刻曝光时驻波和反射切口16)BPSG通常被用作PMD(金属铅绝缘层)17)DCVD:
PE-TEOS(采用等离子体增强正硅酸乙酯淀积二氧化硅)和03-TEOS(采用臭氧和正硅酸乙酯反应淀积二氧化硅)来实现浅槽隔离、侧墙、PMD和IMD(金属层间绝缘层)的淀积18)DCVD:
PE-硅烷来实现PMD屏蔽氮化物绝缘介质的抗反射涂层和PD氮化物的淀积19)介质采用CMP使得表面平坦化20)Cluster(计算机集群)工具变得非常普片21)批处理系统任然使用,可以使得普通工人的生成量也提高
二、结课论文
综述国内外半导体制造行业最新进展。
半导体材料的研究综述
摘要:
半导体材料的价值在于它的光学、电学特性可充分应用与器件。
随着社会的进步和现代科学技术的发展,半导体材料越来越多的与现代高科技相结合,其产品更好的服务于人类,改变着人类的生活及生产。
文章从半导体材料基本概念的界定、半导体材料产业的发展现状、半导体材料未来发展趋势等方面对我国近十年针对此问题的研究进行了综述,希望能引起全社会的关注和重视。
关键词:
半导体材料,研究,综述
20世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命;20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。
超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。
彻底改变人们的生活方式。
在此笔者主要针对半导体材料产业的发展、半导体材料的未来发展趋势等进行综述,希望引起社会的关注,并提出了切实可行的建议。
一、关于半导体材料基础材料概念界定的研究
陈良惠指出自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体、和绝缘体三大类。
半导体的电导率在10-3~ 109欧·厘米范围。
在一般情况下,半导体电导率随温度的升高而增大,这与金属导体恰 好相反。
凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。
[1]
半导体材料(semiconductormaterial)是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。
[2]
随着社会的进步以及科学技术的发展,对于半导体材料的界定会越来越精确。
二、关于半导体材料产业的发展现状及解决对策的分析
王占国指出中国半导体产业市场需求强劲,市场规模的增速远高于全球平均水平。
不过,产业规模的扩大和市场的繁荣并不表明国内企业分得的份额更大。
相反,中国的半导体市场正日益成为外资公司的乐土。
[3]
朱黎辉说基于市场需求和产业转移,我们判断半导体行业在国内有很大的增长潜力。
之所以这样说,主要是基于国家政策的支持,中国半导体产业离不开国家政策的支持。
[4]市场需求巨大。
计算机、通讯、消费类电子产品的需求带动半导体的需求。
国际产能转移,芯片制造的封装测试的产能转移比较明显,国际大工厂纷纷在国内设立工厂,或者把生产线交给国内公司制造。
[5]王占国说我国半导体产业快速发展,产业逐步完善。
半导体产业经过长期发展,已经建立起基本的产业结构。
近几年的加速发展缩短了与国外先进技术的差距。
[6]
美国是半导体技术的发源地,但20世纪80年代美国作为半导体的主要生产在全球的地位大幅度下降。
为了应对这种状况,美国政府以巨大的国防支出来资助半导体业的研发。
[7]
技术是半导体行业的立足之本,这个行业的技术更新速度迅速。
国内外半导体公司的发展面临强大的压力,生存环境堪忧。
一些学者在分析、总结的基础上提出了一些建议。
中国应采取更加优惠的政策、形成良好的投资环境吸引更多的资金流入到中国半导体产
业。
[8]凌玲说在短期内,可以借鉴走引进、消化、吸收、赶超的路子,重点发展市场需求大的半导体适用技术和产品,通过技术改造、资本积累和市场开拓的互动实现半导体产业水平的滚动发展。
[9]王彦指出中国半导体产业的发展与突破,人才是关键因素。
目前我国半导体产业最缺乏的就是人才,既包括技术人员,也包括半导体企业有经验的中高阶层主管。
[10]
半导体产业会在优惠政策及便利的条件下朝着更快、更前的方向发展。
三、关于半导材料的应用及未来发展趋势的研究
InSb 是一种具有闪锌矿结构的半导体材料,还材料具有较窄的禁宽度和较高的电子迁移率,被广泛应用于光电原件、磁阻元件及晶体管结之中。
[11] 光纤放大器是光纤通信发展
三、关于半导材料的应用及未来发展趋势的研究
InSb 是一种具有闪锌矿结构的半导体材料,还材料具有较窄的禁宽度和较高的电子迁移率,被广泛应用于光电原件、磁阻元件及晶体管结之中。
[11] 光纤放大器是光纤通信发展史上的一个重要里程碑,它能够延长通信系统距离、扩大用户分配间的覆盖范围。
而浙适波耦合半导体量子点光纤放大器将比传统的光纤放大器更具有重要的实际意义和应用价值。
[12]
郑东梅指出GaN具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度大、临界击穿电压高和介电常数小等特点 ,在高亮度发光二极管、短波长激光二极管、高性能紫外探测器和高温、高频、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景。
[13]
硅材料仍将是制造集成电路的主要材料,硅半导体器件和集成电路仍将是大3
生产的主流产品。
适应大直径、细线条、铜工艺将成为半导体设备发展面临的核心技术挑战。
[14]
综上所述,诸多学者对当前半导体材料的现状、发展趋势等进行了多层次、多角度的探讨。
通过对这些文献的研究分析,我们可以看出,半导体材料是一项发展前景很好的产业。
因而我们有必要进行更深入的研究。
特别是在半导体材料的发展趋势上,我们仍需进行更深层次的探索。
1] 陈良惠. 量子阱光电子器件的发展与中国光电子器件产业的形成[J]. 中国工1999,(03) [2]
李双美, 朱晓萍, 高宏. 21世纪微电子技术的发展趋势与展望[J]. 沈阳电力高等专科学校学报 , 2002,(03) [3]
王占国. 半导体材料研究的新进展[J]. 半导体技术 , 2002,(03) . [4]
朱黎辉. 国内外半导体硅材料与技术的发展近况[J]. 中国建设动态(阳源) ,2007,(04) [5]
纪磊. 摩尔定律的困难与前景——从摩尔第二定律谈起[J]. 科技导报 , 2006,(07) . [6]
王占国. 半导体材料研究的新进展(续)[J]. 半导体技术 , 2002,(04) . [7]
陈光华. 非晶半导体基本理论及目前发展概况[J]. 现代物理知识 , 1996,(S1) . [8]
中国工程院增选院士有新规定[J]. 岩石力学与工程学报 , 2003,(05) [9]
凌玲. 半导体材料的发展现状[J]. 新材料产业 , 2003,(06) . [10]
缪菁, 王彦. 补钙补成小胖墩?
[J]. 科学大众(小学版) , 2007,(03) [11]
崔晓英. 半导体材料和工艺的发展状况[J]. 电子产品可靠性与环境试验 , 2007,(04) . [12]
同11 [13]
郑冬梅. GaN基材料的特性及应用[J]. 三明学院学报 , 2005,(02) .
[14]
刘彦胜. 我国电子信息、光电材料产业的发展现状[J]. 新材料产业 , 2001,(07)
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