内容发布更新时间 : 2024/12/27 8:19:59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