半导体工艺期中复习

半导体制造工艺期中复习重点

第一章 绪论

1. 集成电路：通过一系列特定的平面制造工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电

容等无源元件，按照一定的的电路互连关系，“集成”在一块半导体单晶片上，并封装在一个保护壳内，能执行特定功能的复杂电子系统。（P1）

2. 半导体工艺实质：重复清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦

化。（P1）

3. 集成电路电阻的结构：金属膜电阻、掺杂的多晶硅电阻、杂质扩散到衬底的特定区域电

阻。（P3）

4. 集成电路的电容结构：（平面型电容）金属膜电容、掺杂的多晶硅电容、杂质扩散到衬

底的特定区域电容。（P4）

5. 半导体集成电路制造：硅片（晶圆）的制备、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件的封

装。（P11）图1-20

6. 集成电路发展趋势：a提高芯片性能b提高芯片的可靠性c降低芯片的成本（P13） 7. 特征尺寸:l构成芯片的物理尺寸特征，也是电路的几何尺寸。硅片上的最小特征尺寸被

称为关键尺寸活CD。（CD代表了制造商制造水平的高低和制造能力的大小。P14） 8. 集成电路和各种半导体制造材料：硅、锗、砷化镓等单晶体（P14）

9. 一个给定的电阻率，N型掺杂的浓度地低于P型的浓度，是因为移动的一个电子比移动

的一个空穴需要更少的能量。硅的电阻率随掺杂浓度的变化如图1-24所示。（P16） 10. 多晶硅转换成单晶硅：直拉法和区熔法（直拉法：生长单晶硅是将熔化了的半导体多晶

硅变成有正确晶向并被掺杂成N型或P型的固体硅淀。P17） 11. 原理书本P18图1-3 复习晶元 晶向

12. 硅片杂质含量低于百万分之几、十亿分之几（ppb）和万亿分之几（ppt）P20

13. 所有的气体都要求有极高的纯度，通用气体纯度要控制在99.99999%（7个9）以上，特

种气体在99.99%（4个9）以上。(P21)

14. 净化间沾污5大类型：颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层和静电释放。P23 15. 净化间污染源：空气、人、厂房、水、工艺用化学品、工艺气体和生产设备。P24 16. 半导体制造中，可以接受的颗粒尺寸的粗略推算法则:颗粒必须小于最小的特征尺寸的一

半，大于这个尺寸就会造成致命缺陷。P23 17. 表1-9 操作间操作规程。P25 第三章 清洗工艺

1. 常见的沾污类型：颗粒、有机残余物、金属污染物、需要去除的氧化层。P45 2. 清洗方法：湿法清洗和干法清洗。熟记表3-3和注释（P46） 图3-1 ( P47) 第四章 氧化

1. 二氧化硅又名硅石，在自然界主要以石英砂矿的形式存在。分结晶型 非结晶型。P57 2. P59三个化学式熟记。

3. a随着氢氟酸浓度的增加，二氧化硅的腐蚀速率也增加，关系曲线图4-3。P59

b随着腐蚀反应温度的增加，腐蚀速率也加快，其曲线关系如图4-4。 P59

4. 二氧化硅用途：掩蔽作用、保护和钝化作用、隔离作用、某些器件的重要作用。P60 5. 硅的热氧化是指在1000℃以上的高温下，硅经氧化生成二氧化硅的过程。热氧化可分

为：干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化、掺氯氧化、氢氧合成等。P61

6. 掺氯氧化作用，减少钠离子的沾污，抑制氧化堆垛层错，提高少子寿命，即提高器件性

能和可靠性。 氢氧合成氧化：H2:O2=2:1 P62

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7. 影响氧化速率的因素：a时间b温度c氧化剂分压d氧化气氛e衬底表面势 P63 8. 氢氧合成操作注意：P65

a氧化前必须检查注入器喷口前端温度是否在氢气的着火点（585℃）以上，喷口是否在石英管界面的中心位置上，并从出口处检查前端是否正常，检查安放在喷口前端的热电偶是否有断电的现象。

b定期检查氢气、氮气、氧气的气体管道是否存在漏气。 c注意石英管是否盖紧，不可有漏气现象发生。 d在进行设备调试时，必须充分通以氮气后才能工作。e氧化结束后要用氮气排除废气，一定要把残留在炉管内的气体，特别是氢气，排除干净。

9. 膜的质量主要表现在：表面无斑点、裂纹、白雾、发花和针孔等缺陷。同时厚度要达到

规定要求且保持均匀，膜中的可动杂质离子，特别是钠离子的含量也必须达到要求。P66 10. 氧化膜厚度的测量：a比色法b双光干涉法 c椭圆偏振法 c法是一种无破坏性的检

测方法，测量过程中：①不用特殊制备样品， 不用破坏样品表面，而且在测量薄膜厚度的同时，还可以测量出薄膜的折射率。②也可以用于测量其他衬底上的各种透明或半透明膜的厚度和折射率。等。 P68 11. 氧化膜缺陷类型：（P68）

a宏观缺陷（又称表面缺陷）主要包括氧化层厚度不均匀、表面有斑点、氧化层有针孔等。

【其中造成氧化层斑点原因：】

①硅片表面处理的不干净，残留一些沾污杂质颗粒，在高温下粘附在二氧化硅层表面，形成局部黑点。

②石英管使用时间过长，处在高温下的石英管会产生白色薄膜，这种膜结构疏松，在大气流吹动或操作不当时会掉落在硅片表面，出现彩色斑点。 ③在清洗硅片是，硅片残留水迹，也会使其在氧化时出现花斑点。

b微观缺陷，指钠离子沾污和热氧化层错。包括,钠离子沾污和热氧化层错。 【钠离子沾污主要来源：】

操作环境，去离子水以及化学试剂 石英管道和气体系统 12. 不同方法生成的氧化膜特性比较：（P70）

a干氧氧化中，氧化速度较慢，氧化层结构致密；氧化层与光刻的粘附性能良好。 b水汽氧化速度较快，氧化层结构疏松，质量不如干氧氧化，表面与光刻粘附性差。 c 湿氧氧化兼有干氧氧化与水汽氧化两种作用。 第五章 化学气相淀积

1. 薄膜：指一种在硅衬底上所生长的薄固体物质。P78

2. 薄膜淀积：指在硅片衬底上增加一层均匀薄膜的工艺。有CVD、PVD和旋涂法 P78 3. 薄膜要求 ：a良好的台阶覆盖能力b填充高的深宽比间隙的能力c良好的厚度均匀性d

高纯度和高密度e高度的结构完整性和低的膜应力 p79 4. 化学气相淀积（CVD）：指通过混合气体的化学反应生成固体反应物并使其淀积在硅片表

面形成薄膜的工艺。P81

5. 常压化学气相淀积（APCVD）:指在一个大气压下进行的一种化学气相淀积的方法。P82 6. P82、P83的反应式。为更安全使用硅烷，在硅烷通入气路管道之前必须先通入氮气将气

路里的空气排尽，否则容易发生爆炸；并使用氩气或氮气将硅烷稀释到很低的含量。P82 7. 采用掺杂SiO2的淀积原因：磷硅玻璃PSG 硼磷硅玻璃BPSG （P83） 8. ①PSG和BPSG可吸收钠离子，以减少钠离子对器件的沾污。

②PSG和BPSG在高温下某种程度上具有像液体一样的流动能力，因此淀积PSG和BPSG

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薄膜后再进行回流工艺可使薄膜具有很好的填孔能力，并且能够使整个硅片表面平坦化，从而有利于光刻及后道工艺。 9. LPCVD与APCVD相比，LPCVD加入了真空系统，其真空度约0.1~5Torr（1Torr=133.322Pa），

反应温度一般为300~900℃。P83 10. Si3N4淀积：类似于SiO2，它能很好地抑制杂质和潮气的扩散，也被用作刻蚀掩膜材料（称

为硬掩膜） 制备Si3N4反应试 P84 11. 等离子体（电浆）：是被电离后的气体，即以离子态形式存在的气体。 P85 12. 使用等离子体辅助CVD优点：p85

①有更低的工艺温度（250~450℃）

②对高的深宽比间隙有好的填充能力（用高密度等离子体CVD）。 ③淀积的膜对硅片有优良的粘附能力。 ④有较高的淀积速率。

⑤有较少的针孔和空洞，因而有较高的膜密度。 ⑦腔体可利用等离子体清洗。 13. HDPCVD以其卓越的填孔能力、稳定的淀积质量、可靠的电学特性等诸多优成为主流\\P87 14. 外延（EPI）工艺：指在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶向单晶薄膜材料，该单晶薄膜层称为外延层。有正外延和反外延 P88

15. 集成电路通常采用：气相外延（VPE）和分子束外延（MBE） P89

16. 淀积工艺测量参数：膜厚、折射率、台阶覆盖率、均匀性、应力以及翘曲度等。P92 17. 均匀性：指硅片上的厚度、反射率或薄膜电阻等参数的分布情况，通常可分为片内均匀

性、片间均匀性、批间均匀性等。 相关公式需要记，理解。P94

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