集成电路工艺原理课后作业

集成电路工艺原理课后作业


第一章


1.
单晶
Si
片的制备工艺流程


答：


a
）
石英沙
.
冶金硅（粗硅）
：
SiO
2
+C
.
Si+CO
2
；


b)
冶金硅粉末
+HCl
.
三氯硅烷：
将冶金硅压碎，制成冶金硅粉，通过与无水
HCl
反应生成
粗三氯硅烷，
利用各组分沸点的不同来达到分离杂质的目的
，
通过气化和浓缩提纯三氯
硅烷；


c)
三氯硅烷
+H2
.
多晶电子纯硅：
精馏后的三氯硅烷，被高纯度
H
2
带入
“西门子反应器”
还原
。


d)
熔融的多晶电子纯硅（
EGS
）
.
单晶硅锭
：①直拉法②区熔法


e)
整型处理：去掉两端、径向研磨、定位边；
单晶硅锭切片、磨片倒角、刻蚀、抛光；



激光刻号，封装。


2.
两种拉单晶的方法（
CZ
、
FZ
）及其特点


答：


直拉法：在石英坩埚中将多晶硅熔融，上面用单晶硅籽晶直接拉成单晶硅锭。


特点：
便宜；大的硅片尺寸（直径
300mm
）；材料可回收利用。


区熔法：将材料局部熔化，形成狭窄的熔区，然后令熔区沿着材料缓慢移动，利用分凝现象
来分离杂质，生长单晶体。


特点：
更纯的单晶硅（无坩埚）；更贵，硅片尺寸小（
150mm
）；
主要用于功率器件。


3.
单晶硅中硅的原子密度


答：
8/a
3
＝
5
×
10
22
/cm
3


4.
在硅半导体中形成替位式杂质的条件
，可能的掺杂元素主要哪些？


答：


形成替位式杂质的条件
：


（
1
）原子大小：与原晶格上的原子大小接近。


（
2
）原子外部电子壳层和晶体结构具有相似性
。


可能元素：
Ⅲ
、
Ⅴ
族元素
B
、
P
、
As
。


第二章


1.
热氧化法


答：
Si
与氧或水汽等氧化剂在高温下发生化学反应生成
SiO
2
。


2.
SiO
2
在集成电路中的应用主要哪些？


答：


①
自然层
：无用
②
屏蔽层：离子注入
③
遮蔽层：扩散
④
场区氧化层及介局部氧化物：隔离
⑤
衬垫层：避免氮化物的强应力在
Si
中缺陷
⑥
牺牲层：消除
Si
表面缺陷。
⑦
栅氧化层：栅极
介质层。
⑧
阻挡层：浅沟隔离
STI
。


3.
热氧化法常用的氧化源有哪些？采用不同氧化源制备
SiO
2
，其各自的特点是什么？


答：


①氧气（干氧氧化，薄膜均匀致密，生长速率慢）


②水汽（水汽氧化，生长速率快
，薄膜疏松，特性不好
）


③氢气与氧气（水汽氧化、湿氧氧化
，氢气氧气摩尔比不同时，效果介于前两种
之间
）


④含氯气体（掺入其它氧化剂中，使栅氧中可移动离子最小）


4.
在集成电路工艺中，

制备厚的
SiO
2
层主要采用什么氧化方式，其主要优点是什么？



答：
采用的是干氧
-
湿氧
-
干氧相结合的氧化方式。


这种氧化方式既保证
SiO
2
表面和
Si
-
SiO
2
界面质量，又解决了生长效率的问题。


5.
根据迪尔
-
格罗夫模型，定性分析在洁净的硅表面热氧化生长
SiO
2
的生长过程。


答：


(1)
先是反应控制，主要控制因素是温度。


(2)
随温度上升，
SiO2
厚度上升，转为输运控制
。


(3)
输运控制中，气流速率为主要影响因素。


6.
决定氧化速率常数的两个重要工艺参数


答
：氧化温度，氧化剂分压。


7.
如图，分析氧化速率与晶面取向的关系，并指出氧化温度、氧化时间的影响





答：


①
抛物型氧化
速率常数
B
，与硅衬底晶向无关；


②
线性氧化速率常数
B/A
则强烈地依赖于晶面的取向；


③
当氧化温度升高时，晶面取向对线性氧化速率的影响减小
；


④
如果氧化时间很长，也就是说当氧化层很厚时，氧化速率受抛物线型氧化速率常数控制，
晶面取向对线性氧化速率的影响不再起作用。


第三章


1.
描述菲克第一定律
,
给出扩散流密度的一维表达式
,
并说明杂质在半导体中的扩散系数
与什么因素有关
?


答：


菲克第一定律：如果在一个有限的基体中杂质浓度
C(x, t)
存在梯度分布，则杂质将会产生
扩散运动，杂质的扩散流密度
J
正比于杂质浓度梯度
.
C/
.
x
，比例系数
D
定义为杂质在基体中的扩散系数。


..
xtxCDJ
.
.
..
,
扩散流密度的一维表达式为：


D
依赖于扩散温度、杂质的类型以及杂质浓度等


2.
杂质原子的扩散方式（两大类）


答：



①
间隙式扩散：间隙式杂质从一个间隙位置到另一个间隙位置的运动称为间隙式扩散。


②
替位式
扩散：替位杂质从一个晶格位置扩散到另一个晶格位置。


3.
简述两步扩散工艺过程及作用


答：


第一步
：预扩散或者预淀积


工艺过程：
在较低温度下，采用恒定表面源扩散方式。在硅片表面扩散一层数量一定，按余
误差函数形式分布的杂质。


作用：
控制扩散杂质的数量。


第二步
：主扩散或者再分布


工艺过程：
将由预扩散引入的杂质作为扩散源，在较高温度下进行扩散。


作用：
控制表面浓度和扩散深度。


4.
考虑
Si
中的点缺陷
,
说明
B
和
P
杂质在
Si
中的扩散机制
.


答：


考虑到点缺陷，
B
和
P
是靠空位扩散和间隙扩散两种机制进行扩散运动的。


①
替位型杂质扩散机制

：杂质原子运动到近邻的空位上


②
间隙方式进行扩散运动：
当它遇到空位时可被俘获，成为替位杂质；也可能在运动过程中
“踢出”晶格位置上的硅原子进入晶格位置，成为替位杂质，被“踢出”硅原子变为间隙原
子。


③
最终杂质分布服从高斯分布


5.
什么是氧化增强扩散
?
说明
B
和
P
的氧化增强扩散机理
.


答：


氧化增强扩散
：
杂质在氧化气氛中的扩散，与中性气氛相比，存在明显的增强
。


B
：
硅氧化时，在
Si
-
SiO2
界面附近产生了大量的间隙
Si
原子，这些过剩的间隙
Si
原子在
向硅内扩散
的同时，不断与空位复合，使这些过剩的间隙
Si
原子的浓度随深度而降低。
在表面附近，过剩的间隙
Si
原子可以和替位
B
相互作用，从而使原来处于替位的
B
变为间
隙
B
。当间隙
B
的近邻晶格没有空位时，间隙
B
就以间隙方式运动；如果间隙
B
的近邻晶格
出现空位时，间隙
B
又可以进入空位变为替位
B
。这样，杂质
B
就以替位
-
间隙交替的方式
运动，其扩散速度比单纯的替位式扩散要快。而在氮化硅保护下的硅不发生氧化，这个区域
中的杂质扩散只能通过空位机制进行扩散，所以氧化区正下方
B
的扩散结深大于氮化硅保护
区正下方的扩散结深。


P
：
磷
在氧化气氛中的扩散也被增强，其机制与硼相同。


6.
扩散工艺分类及其特点


答：


一、
固态源扩散


①
开管扩散
：
重复性和稳定性都很好
。


②
箱法扩散
：
硅表面浓度基本由扩散温度下杂质在硅中的固溶度决定，均匀性较好。


③
涂源法扩散
：
表面浓度很难控制，而且又不均匀


二、
液态源扩散


优点：系统简单，操作方便，成本低，效率高，重复性和均匀性都很好。


三、
气态源扩散


特点：
一般先在硅表面进行化学反应生成掺杂氧化层，杂质再由氧化层向硅中扩散。


7.
什么是快速气相掺杂与气体浸没激光掺杂？说明他们各自的特点及二者的异同点。


答：


快速气相掺杂
：一种
利用快速热处理过程
(RTP)
将
掺杂剂从气相直接向硅中扩散、并能形成



超浅结的快速掺杂工艺。


气体浸没激光掺杂：
用激光器
产生高能量密度
的短脉冲激光，照射处于气态源中的硅表面
，
硅表面因吸收能量而变为液体层
，
同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子
，
通过
液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，当激光照射停止后，已经掺有杂质的液体层通
过固相外延转变为固态结晶体。同时，杂质也进入激活的晶格位

置。


特点：


RVD
：它并不受注入所带来的一些效应的影响。


GILD
：
体内的杂质分布没有受到任何扰动
，
可根据需要控制激光能量密度和脉冲时间达到控
制掺杂深度的目的。


相同：掺杂源均为气态，都形成浅结。


不同：掺杂后，杂志分布均匀程度不同。
RVD
杂质分布为指数形式，形成缓变结。
GILD
杂质
分布较均匀，形成突变结。


第四章


1.
离子注入的概念


答：离子注入技术是用一定能量的杂质离子束轰击要掺杂的材料（称为靶，可以是晶体，也
可以是非晶体），一部分杂质离子会进入靶内，实现掺杂的目的。


2.
离子注入如何控制掺杂浓度和深度？


答
：
离子注入深度通过控制离子束能量来控制，而掺杂浓度的控制可通过控制注入离子剂量
来实现。


3.
说明离子注入深度与入射离子能量和入射离子种类（质量）的关系。


答：①入射离子能量越大，深度越大。②
在能量一定的情况下，轻离子比重离子的射程要深。


4.
什么是沟道效应，如何避免沟道效应？


答：
沟道效应：当离子注入的方向与靶晶体的某个晶面平行时，将很少受到核碰撞，离子将
沿沟道运动，注入深度很深。由于沟道效应，使注入离子浓度的分布产生很长的拖尾。


为了避免沟道效应，可使晶体的主轴方向偏离注入方向，使之呈现无定形状态，会发生大
量
碰撞。


5.
对于轻杂质，形成浅结非常困难，可以采取哪些措施？


答：①
降低注入离子能量：注入离子能量几个
keV
；但是在低能情况下，沟道效应变得非常
明显，需要
增大偏离角度。在低能注入时，离子束的稳定性是一个问题，由于空间电荷效应，
离子束发散。解决办法是采用宽束流，降低束流密度。


②
预先非晶化：注
B
前，先以重离子高剂量注入，使
Si
形成非晶表面层。


6.
离子注入掺杂后，热退火的目的是什么？


答：
使硅片中的损伤
,
部分或绝大部分消除，少子寿命和迁移率得到恢复，掺入的杂质被激
活。


7.
快速退火技术的主要优点是什么？


答：
退火区域受热时间非常短，因而损伤区中杂质几乎不扩散，衬底材料中的少数载流子寿
命及其他电学参数基本不受影响
。避免杂质再分布。


8.
离子注入的特点


答：①
离子注入深度通过控制离子束能量来控制，而掺杂浓度的控制可通过控制注入离子剂
量来实现。是两个独立控制过程。
②
由于离子注入的直进性，横向效应比热扩散小很多
，
这
一特点有利于器件特征尺寸的缩小
。③
离子注入时，衬底一般是保持

在室温或低于
400
℃，
可选掩蔽膜很多，如光刻胶、
SiO2
、
Si3N4
和
Al
等。而扩散必须是能耐高温的材料。
④
注
入离子是通过质量分析器选取，纯度高
，能量单一，保证了掺杂纯度不受杂质源纯度的影响。


⑤
可以精确控制掺杂原子数目，注入剂量的范围较宽，同一平面内的杂质均匀性和重复性可



精确控制在±
1
％以内。
⑥离子注入时的衬底温度低，避免了高温扩散所引起的热缺陷。


第五章


1.
物理气相沉积


答：
PVD
通常指满足下面三个步骤的薄膜生长技术
:
①
所生长的材料以物理方式由固体转化
为气体；
②
生长材料的蒸气经过一个低压区域到达衬底；
③
蒸气在衬底表面上凝结，形成薄
膜。


2.
采用蒸发工艺进行薄膜沉积时，蒸发源的加热方式主要有几种？各自的特点是什么？


答：
①
电阻加热蒸发：欧姆热，最简单、常用
。
②
电子束蒸发源：高能聚集电子束，微区，
虚坩埚避免交叉污染
。
③
脉冲激光源蒸发：高能聚集激光束，高熔点材料，局部区域，入
射深度小，蒸发只发生在靶材表面
。
④
高频感应源蒸发：蒸发速率大，温度均匀，价格贵，
需屏蔽
。


3.
什么是溅射？


答：一定能量的入射离子对固体表面进行轰击，在与表面原子
碰撞过程中发生能量和动量转
移，将固体表面的院子溅射出来。


4.
离子对物体表面轰击时可能发生几种情况，溅射和离子注入都是可能发生的物理过程之
一，这主要取决于什么？


答：四种情况。



取决于入射粒子能量。


5.
溅射主要分为几种溅射方式？各自的特点是什么？


答：


①直流溅射：
工作气压对溅射率以及薄膜的质量都有很大的影响。靶材应具有较好的导电性


②射频溅射：
适用于各种金属和非金属材料
，可使
气体离子对其产生自发的轰击和溅射。
优
点，电子利用率高，反复加速，自发低电位。


①②缺点：淀积速率较低；溅射所需工作气压高。


③磁控溅射：
这种方法淀积速率可以比其他溅射方法高一个数量级，工作气压可以明显降低，
一方面降低了薄膜污染的倾向，另一方面也将提高入射到衬底表面原子的能量，在很大程度
上改善薄膜的质量。


④反应溅射：
采用以纯金属作为溅射靶材，生成特定的化合物
；
随着活性气体压力和溅射功
率的增加，靶材表面也可能形成一层化合物，这可能会降低材料的溅射和淀积速率。


6.
两种
PVD
技术（蒸发和溅射）的特点各是什么？


答：


溅射特点：①
溅射过程中入射离子与靶材之间

有很大能量的传递。因此，溅射出的原子从溅
射过程中获得很大的动能。由于能量的增加，可以提高溅
射原子在淀积表面上
的迁移能力、改善了台阶覆盖和薄膜与衬底之间的附着力。


②在沉积多元合金薄膜时，化学成分容易控制。


蒸发特点：①优点：
较高的沉积速率，相对高的真空度，较高的薄膜质量等。


②缺点：
台阶覆盖能力差；沉积多元合金薄膜时，组分难以控制。


第六章


1.
化学气相沉积


答：
化学气相淀积
(Chemical Vapor Deposition)
，简称
CVD
，是把含有构成薄膜元素的气
态反应剂或者液态反应剂的蒸气，以合理的流速引入反应室，在衬底表面发生化学反应并在
衬底上淀积薄膜。是制备薄膜的一种重要方法。


2.
根据
Grove
模型，分析化学气相沉积中
Cg
、
T
、
Um
对薄膜沉积速率的影响，并指出不
同条件下生长速率的控制机制。



答：


①
Cg
：
沉积速率与反应剂浓度
C
g
成正比
。
在反应剂浓度
C
g
为常数时，薄膜淀积速率由
k
s
和
h
g
中较小的一个决定
。
当
h
g
>>k
s
时，淀积速率受表面化学反应速率控制。当
h
g
<s
时，淀积
速率受质量输运速率控制。


②
T
：
如果薄膜淀积速率是由表面化学反应速率控制，表面化学反应速率随温度的升高而成
指数增加。高温情况下，沉积速率通常为质量输运控制；而在较低温度情况下，沉积速率为
表面化学反应控制
。


③
U
m
：
由质量输运速率控制的薄膜淀积速率与主气流速度
Um
的平方根成正比。气流速率持
续上升，薄膜淀积速率最终会达到一个极大值，之后与气流速率无关。这是因为气流速率大
到一定程度时，淀积速率转受表面化学反应速率控制。


3.
简述
APCVD
、
LPCVD
、
PECVD
三种常用的
CVD
系统各自的特点。


答：


APCVD
：
淀积速率高；气相成核，台阶覆盖性和均匀性比较差；质量输运控制。


LPCVD
：
均匀性和台阶覆盖等方面比
APCVD
好；降低压强以降低气相成核；表面反应控制。


沉积速率低，工作温度高
。


PECVD
：
低温淀积是
PECVD
的一个突出优点，淀积的薄膜具有良好的附着性、低针孔密度、
良好的阶梯覆盖及电学特性。表面反应速率控制型
。


4. TEOS/O
3
技术淀积
SiO
2
薄膜的优点和存在的问题。


答：


优点：
很高的淀积速率。由
TEOS/O
3
方法淀积的二氧化硅薄膜有非常好的保形性，可以很好
地填充深宽比大于
6:1
的沟槽，以及间距为
0.35
.
m
金属线之间的间隙，而不形成空隙。


存在的问题：


①
淀积速率依

赖于薄膜淀积的表面材料（
Si/SiO
2
）。


②此
方法淀积的氧化层中含有一些
Si
-
OH
键，暴露在空气中，比
PECVD
的二氧化硅层更容易
吸收水汽，由于与空气中的水汽反应，薄膜的机械应力也会发生变化。


③
因此一般在
TEOS/O
3
淀积
SiO
2
层上面再用
PECVD
方法淀积一层
SiO
2
作为保护层。
此
方法淀
积的
SiO
2
层就像三明治一样夹在两层
PECVD
的
SiO
2
层之间，形成了三层的绝缘层结构。


5.
在
LPCVD
系统中，减轻气缺现象影响的主要方法是什么？


答：
在水平方向上逐渐提高温度。


采用分布式的气体入口。


增加反应室中的气流速度


第七章


1.
什么是外延？生长速率控制机制？


答：外延
是指在单晶衬底
(
如硅片
)
上，按衬底晶向生长单晶薄膜的工艺过程。生长有外延层
的硅片称为外延片。


控制机制：质量输运控制。


2.
外延薄膜的生长模型是？


答：
晶体表面台阶的横向运动，即为二维层状生长模型。


3.
减少自掺杂效应的方法？


答：


(1)
为了减小
B
的自掺杂，尽量降低外延生长温度。但对于
As
杂质无效。


(2)
对于
n
型衬底，应该使用蒸气压低并且扩散速率也低的杂质作为埋层杂质。


(3)
对于重掺杂的衬底，
使用轻掺杂的硅来密封重掺杂衬底的底面和侧面，进而减少杂质的
外逸。



(4)
外延系统应当工作在低压条件下
，
由衬底逸出的大部分杂质被主气流带出反应室。


(5)
使用经过离子注入的埋层来降低衬底表面的杂质浓度。


(6)
在埋层或者衬底上生长未掺杂的薄膜（本征层）来避免衬底中的杂质外逸，之后再进行
原位掺杂。


(7)
应当避免在高温下采用
HCl
对衬底进行腐蚀，或者在腐蚀之后使用低温气流除去因腐蚀
外逸的杂质。


4.
为什么要采用低压外延？


答：
在低压情况下，杂质的扩散速度加快，由衬底逸出的杂质能快速穿越边界层而被排出反
应室，从而降低了自掺杂效应对外延层中杂质浓度和分布的影响，可以得到陡峭的杂质分布。


5.
采用硅烷热分解法外延的优点是什么？存在的问题及如何解决？


答：


优点：


①反应是不可逆的，没有卤化物产生，不存在反向腐蚀效应。


②反应温度较低，
600
℃以上即可发生分解反应，减弱了自掺杂效应和扩散效应，使界面两
边的杂质浓度接近突变型分布。


③硅烷热分解法外延过程中杂质玷污较少，硅烷纯度很高时可制备高电阻率的外延层。


问题
①
SiH
4
可以在气相
中自行分解，造成过早核化，对外延

层的晶体结构产生重要影响，
甚至生成多晶。


解决：
加大气体流量，选定合适温度，在反应气氛中加入适量的
HCl
，都可以减少气相核化
的影响。


问题
②同其他氯的硅化物相比，
SiH
4
非常容易氧化形成硅粉。


解决：
尽量避免氧化物质和水汽的存在，否则就会影响外延层的质量。


问题
③
SiH
4
热分解生长的外延层，其缺陷密度常常比
SiCl
4
氢还原法外延的高。


问题
④对反应系统要求高。


6.
SOS
技术的主要优点和缺点？


答：


优点
：


①寄生电容小，对高速和高集成度的电路特别有利。在亚微米器件中，衬底浓度比常规
MOS
器件的衬底浓度高，寄生电容更大，因此随集成电路特征尺寸的缩小，
SOI
技术应用前景更
好。


②提高了器件的抗辐射能力。


③抑制了
CMOS
电路的闩锁效应。


④工艺比体硅
CMOS
工艺简单。


缺点：


①
热失配
。
由于所有绝缘体的热膨胀系数均比硅高，在单晶硅膜内产生应力，使外延层缺陷
增多，从而影响外延层和器件的性能。


②
晶格失配
。
导致外延膜中的缺陷密度非常高，特别是当硅膜非常薄时，缺陷密度更高。


7.
分子束外延的主要特点


答：


①
超高真空系统
，
大大降低了反应室内残余气体，保证了外延层的高纯度。提高了对层厚控
制的准确度，使生长的界面接近原子级尺度。可以采用原位分析手段，实现对生长过程的监
控。


②
MBE
装置中配有比较齐全的测量、分析、监控等设备
，
才能生长出高质量的外延层。


③
低生长温度（
400
-
900
℃），低生长速率（
~./s
）
。



8.
MBE
设备的三个主要组成部分


答：①超高真空系统②生长系统③
测量、分析、监控系统
。


第八章


1.
简述光刻的工艺流程


答：
涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去胶
。


2.
什么是光刻的分辨率，若曝光波长为λ，理论最高分辨率是多少？


答：
1/
λ


3.
如何改善光刻中的驻波效应？


答：
在光刻胶层表面或底部使用抗反射涂层
(ARC)
，同时在曝光后进行烘焙
(PEB)
。


4.
比较分析接触式光刻、接近式光刻和投影光刻。


答：


①
接触式曝光
：
与接近式相同，唯一的区别是掩模版与硅片是紧密接触，因此接触式曝光的
分辨率优于接近式曝光。掩模版和硅片紧密接触容易引入大量的工艺缺陷，成品率太低。


②
接近式曝光
：
掩模版与硅片之间有一小的间隙
，
必须考虑这种情况下衍射对分辨率的限制。
只能用于
3
μ
m
以上的工艺。

③
投影光刻
：
投影系统的最小间隔为
0.61
λ
/NA,
主要是受衍射限制
，
可以达到亚微米水平
，
已成为
3μm
以下的主要光刻方法。


5.
离轴照明的优点。


答：
离轴照明技术在不改变工作波长、投影物镜的数值孔径与光刻胶工艺的条件下，就能提
高光刻分辨率，优化焦深，


6.
电子束光刻中，产生邻近效应的原因是什么？


答：
电子在光刻胶中发生散射
，可以将散射分为前向散射和背散射，前向散射的散射方向与
电子束入射方向的夹角θ很小，只导致曝光图形的轻微展宽。
背散射将使大面积的光刻胶
层发生程度不同的曝光，最终使大面积的图形模糊，因此造成电子束曝光所形成的图形
出现
畸变，
产生邻
近效应。


7.
什么是干法刻蚀、湿法腐蚀及其主要特点。


答：


干法刻蚀：利用等离子体激活的化学反应或者是利用高能离子束轰击去除物质的方法。


干法刻蚀特点：


①
各向异性，纵向的刻蚀速率远大于横向的刻蚀速率；


②
离子对光刻胶和无保护的薄膜同时进行刻蚀，选择性比湿法腐蚀差。


湿法腐蚀：通过腐蚀溶液与被腐蚀薄膜进行化学反应，除去没有被光刻胶保护的薄膜。


优点：工艺简单；腐蚀的选择性较高。


缺点：各向同性的腐蚀，存在侧向腐蚀。


8.
反应离子刻蚀。


答：
介于溅射刻蚀与等离子刻蚀之间的刻蚀技术，同时利用了物理溅射和化学反应的刻蚀机
制。


特点：
可以灵活地选取工作条件以求获得最佳的刻蚀效果，同时具有较好的选择性和各向异
性。


第九章


1.
什么是
Al/Si
接触中的尖楔现象？采用什么方法改进
Al
-
Si
接触，抑制尖楔现象？


答：


尖楔现象：由于硅在铝中的溶解度较大，在
Al/Si
接触中，
Si
在
Al
膜的晶粒间界中快速扩
散离开接触孔的同时，
Al
也会向接触孔内运动、填充因
Si
离开而留下的空间。如果
Si
在



接触孔内不是均匀消耗，
Al
就会在某些接触点，像尖钉一样楔进
Si
衬底中去，如果尖楔深
度大于结深，就会使
pn
结失效，这种现象就是
Al/Si
接触中的尖楔现象。


方法：


①
Al
-
Si
合金
金属化引线
：
在纯
Al
中加入硅至饱和，形成
Al
-
Si
合金，代替纯
Al
作为接
触和互连材料。


②
铝
-
掺杂多晶硅双层金属化结构
。


③
铝
-
阻挡层结构
：
在铝与硅之间淀积一个薄金属层，替代重磷掺杂多晶硅层，阻止铝与硅
之间的作用，从而抑制
Al
尖楔现象。


2.
什么是电迁移现象？改进电迁移现象的方法？


答：
电迁移

现象：随着芯片集成度的提高，互连引线变
得更窄、更薄，电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，这种现
象就是电迁移。


方法：
(1)
结构的影响和“竹状”结构的选择
。
(2) Al
-
Cu
合金或
Al
-
Si
-
Cu
合金
。
(3)
三
层夹心结构
。
(4)
采用新的互连金属材料，如
Cu
。


3.
多晶硅
/
硅化物复合栅


答：


①
硅化物同铝接触电阻率比硅同铝接触电阻率低约一个数量级，而硅化物源漏结构可使源漏
区薄层电阻大大降低，从而减少了期间寄生串联电阻，这对浅结、短沟
MOS
极为重要。


②
硅化物与
栅氧化层直接接触，由于硅化物在形成过程中有较大的应力产生，容易在薄栅
SiO2
中及其硅衬底表面引起缺陷，因而使
MOS
器件的电学性能和稳定性变坏。


③
复合栅结构
既可以保持良好的多晶硅
/SiO2
界面特性、硅栅器件的可靠性和工艺稳定性，
又可以使引线电阻降低一个量级以上。


4.
双镶嵌工艺流程


答：
(1)
在前层互连层平面上淀积刻蚀停止层，如
Si3N4
；



(2)
淀积厚的互连介质材料，如
SiO2
或低
K
介质材料；


(3)
形成刻蚀引线沟槽的光刻胶掩膜图形；


(4)
以光刻胶作为掩膜在介质层上刻蚀引线沟槽；


(5)
去除光刻胶；


(6)
形成刻蚀通孔的光刻胶掩膜图形；


(7)
以光刻胶为掩膜刻蚀通孔，由于高刻蚀选择性
,
通孔刻蚀将在停止层自动停止；


(8)
除去光刻胶；


(9)
除去刻蚀停止层；


(10)
溅射淀积金属势垒层和
Cu
的籽晶层；


(11)
利用电镀等工艺进行填充淀积直至通孔和沟槽中填满
Cu
为止；


(12)
利用
CMP
去除沟槽和通孔之外的
Cu
。



在进行有效清洁后淀积介质势垒层材料，然后开始下一互连层的制备。