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工艺2012年期末真题（回忆版） 1.Al、poly-Si、W 材料的特点和栅极制程 铝的优点：（和它的主要过程是兼容的，成本相对低廉） 1.铝在20摄氏度具有比铜，金，银稍高的电阻率。 2.铝能够很容易和氧化硅反应，加热形成氧化铝，这促进了氧化硅和铝之间的附着。 3.铝能够轻易淀积在硅片上，可用湿法刻蚀而不影响下层薄膜 铝的缺点：抗电迁移率低 多晶硅优点：高温稳定性 钨：CVD钨薄膜具有非常好的阶梯覆盖和间隙填充能力，钨的电阻率比铝高， 晶体管的制造:金属栅极 1.先形成源极及漏极:用二氧化硅扩散掺杂当作扩散阻挡层 2.带有源极/漏极的对准栅极:对栅极区域蚀刻并且成长栅极氧化层 3.第三道光罩定义出接触窗孔 4.第四道光罩形成金属栅极和连线. 5.最后的光罩定义出连接垫区 自我对准式的栅极制程（多晶硅栅极制程） 1.晶圆清洗 2.栅极氧化层生长 3.多晶硅沉积 4.用栅极光罩定义出栅极和连线 2. 什么是自对准硅化过程？ 自对准硅化物技术：一个可提供稳定接触结构，减小源和漏区接触电阻的工艺 基本的自对准硅化物步骤： 1.有源硅区：沉积氧化硅，然后用干法等离子体刻蚀反刻，在多晶硅栅的两边留下氧化硅侧墙绝缘分隔层，仅顶部的多晶硅栅露出来 2.钛沉积：经过在HF中浸泡，去掉了自然氧化硅层的清洗步骤以后，250至350A厚的金属钛层被沉积在硅片上。 3.快速热退火处理：难溶金属经历了600-800摄氏度的快速退火，形成具有高电阻率的C49钛硅化物相，任何地方与硅接触的难溶金属都是这个相。 4.去除钛：第一次退火后，通过氢氧化铵和双氧水的湿法化学刻蚀去掉了所有未参与反应的钛。留下的TiSi2覆盖在S/D区域和多晶硅栅的顶部。第二次快速硅化物退火在800-900摄氏度之间 进行，产生具有低电阻率的C54金属硅化物相 3. 描述结尖刺（接面尖凸）并列出两种解决的主要办法？ 当纯铝和硅界面被加热时结尖刺发生，并导致硅在铝中扩散（铝的尖突物穿透掺杂接面） 解决的主要方法：1.在铝中添加硅2.阻挡层金属化（抑制扩散） 4. Cu制程中退火目的 晶粒尺寸变大，降低电阻 5. Al的electronmigration以及如何避免 讨论电迁徙是怎样影响稳定性的？ 铝是一种多晶态材料，包含很多小型的单晶态晶粒，电流通过铝线，电子不断的轰击晶粒，较小的晶粒就会开始移动，这个效应就是电迁移(electromigration) 1.电迁移会造成金属线的撕裂 2.高电流密度在剩下的金属线。加剧电子轰击，引发更进一步的铝晶粒迁移。最后造成金属线的崩溃 3.由于电迁移:小丘在金属薄膜的表面鼓出，如果过多或大量的小丘形成，毗邻的连线或两层之间的连线有可能短接在一起。 解决办法：使用铝和铜的合金（铜含量在0.5%到4%之间） 6. W、Co的沉积方法 钨CVD沉积方法：LPCVD WF6 为钨的源材料 和SiH4 反应形成核层(nucleation layer) 和H2 反应形成巨量的钨沉积 需要一层氮化钛来帮助钨的黏附 钴：氩离子溅镀 7. Preclean （金属化与清洗） 金属化预清洗：移除很薄的原生氧化层和可能的聚合v物，不完全的清洗会引起高接触窗电阻 7.讨论用氢等离子体作为金属前清洗的优缺点。 优点; 用氢等离子体清洁是利用氢自由基和氧化铜反应生成铜和水蒸气，可以有效地去除在接触窗孔底部的铜表面的原生氧化层，可以避免因离子轰击引发铜金属溅射的问题。 缺点： 8. Cu的ECP 解释铜电镀的基本过程 电镀铜金属的基本原理：1.将具有导电表面的硅片沉浸在硫酸铜溶液中，这个溶液包含需要被淀积的铜。 2.硅片和种子层作为带负电荷的平板或阴极电连接到外电源。 3.固体铜块沉浸在溶液中并构成带正电荷的阳极。 4.电流从硅片进入溶液到达铜阴极。 5.当电流流动时，下列反应在硅片表面发生以淀积铜金属： Cu2+ + 2e- → Cu0 ——电镀过程中，金属铜离子在硅片表面阴极被还原成金属铜离子，同时在铜阳极发生氧化反应，以此平衡阴极电流。这个反应维持了溶液中的电中和。 9. CMP相比其他平坦化制程的优势 列举并解释CMP的9个优点？ 1.平坦化：能获得全局平坦化 2.平坦化不同的材料：各种各样的硅片表面能被平坦化 3.平坦化多层材料表面：在同一次抛光过程中对平坦化多层材料有用 4.减小严重的表面起伏：能减小表面起伏使得在制造中采用更严格的设计规则并采用更多的互连层。 5.制作金属图形的另一种方法：提供制作金属图形的一种方法（如大马士革法），使得不需要对难以刻蚀的金属和合金等离子体刻蚀 6.改善金属台阶覆盖：由于减小了表面起伏，从而能改善金属台阶覆盖。 7.增加IC可靠性：能提高亚0