IC思考题(整理版).docVIP

思考题 CMP包括哪2个动力学过程？控制参数有哪些？ 答：（1）CMP是一个多相反应，有二个动力学过程： 首先吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与单晶片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程（化学作用）如碱性抛光液中的OH-对Si的反应： Si ＋ 2OH- + H2O=== SiO32- + 2H2 2. 抛光表面反应物脱离硅单晶表面，即解吸过程，使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程（机械作用） （2）控制参数： 抛光时间： 磨头压力（向下压力）： 转盘速率 磨头速度磨料化学成分 磨料流速 硅片/磨料温度 异质外延对衬底和外延层有什么要求？ 答： 异质外延的相容性 1. 衬底与外延层不发生化学反应，不发生大量的溶解现象； 2.衬底与外延层热力学参数相匹配，即热膨胀系数接近。以避免外延层由生长温度冷却至室温时，产生残余热应力，界面位错，甚至外延层破裂。 3.衬底与外延层晶格参数相匹配，即晶体结构，晶格常数接近，以避免晶格参数不匹配引起的外延层与衬底接触的界面晶格缺陷多和应力大的现象。 热氧化方法有哪几种？各有何优缺点？ 答： 干氧氧化：在高温下氧直接与硅片反应生长二氧化硅的方法。氧化膜致密性最好，针孔密度小，薄膜表面干燥，均匀性和重复性好，掩蔽能力强，与光刻胶接触良好、粘附好，光刻时不易产生浮胶，但是生长速率最慢；O2+Si---SiO2 水蒸汽氧化：在高温下，硅与高纯水产生的蒸汽反应生成SiO2。氧化膜致密性最差，针孔密度最大，薄膜表面潮湿，光刻难，浮胶。但是，生长速率快。H2+O2+Si--(SiO2+H2 湿氧氧化：将干燥纯净的氧气在通入氧化炉前先经过一个水浴瓶，使氧气通过加热的高纯去离子水，携带一定量的水汽（水汽的含量由水浴温度－通常95℃左右和气流决定。H2O(O2)+Si--(SiO2+H2 水比氧在二氧化硅中有更高的扩散系数和大得多的溶解度，所以湿氧氧化有较高的氧化速度。氧化膜较干氧氧化膜疏松，针孔密度大，表面含水汽，光刻性能不如干氧，容易浮胶。湿氧与干氧比，水温越高，水汽就越多，二氧化硅生长速率也就越快。 影响氧化速率的因素有哪些？答：1.温度 影响很大， H, h,D,ks都与温度有关。 2．气体分压 提高反应器内氧气或水汽的分压能提高线性氧化速率。有高压氧化和低压氧化技术。 3.硅晶向 对氧化速率略有不同，（111）晶向速率最快，（100）晶向速率最慢。 4.掺杂 掺杂浓度越高氧化速率越快，将此现象称为增强氧化。 影响SiO2热氧化层电性的电荷来源主要有哪些种类？这些电荷对器件有何危害？降低这些电荷浓度的措施有哪些？答：（1）可动离子电荷 危害：二氧化硅中的钠离子在环境中大量存在，在低于200℃的温度下在氧化层中就有很高的扩散系数，其迁移能力因氧化层中存在电场而显著提高，对器件参数有重要影响。如引起MOS晶体管阈值电压VT不稳定，在Si－SiO2界面分布的不均匀还会引起局部电场的加强，造成MOS管栅极的局部低击穿 二氧化硅中可动正电荷在电场作用下的漂移对IC稳定性构成严重影响，控制钠离子含量成为SiO2工艺质量好坏的重要标志。 降低浓度措施：降低钠离子污染的措施：a、加强工艺卫生避免Na+沾污，使用含氯的氧化工艺；b、用氯周期性地清洗管道、炉管及相关容器；c、用超纯净的化学物质；d、保证气体及气体传输过程的清洁；e、保证栅材料（多晶硅）不受污染；f、用BPSG和PSG玻璃钝化可动离子；g、用氮化硅封闭已完成的器件以防止钠离子的渗透。 （2）界面陷阱电荷Qit 危害：界面态使MOS晶体管的阈值电压漂移；使MOS电容的C-V曲线发生畸变；界面态成为有效的复合中心，导致漏电流的增加，减小MOS器件沟道的载流子迁移率，使沟道电导率减小。 措施：在金属化后退火（PMA）；在低温、惰性气体退火可以大大降低界面态密度 （3）固定离子Qf（电荷） 危害：主要是氧空位，极性不随表面势和时间的变化而变化。固定氧化层电荷的能级在硅的禁带以外，但在SiO2禁带中。固定正电荷对氧化、退火条件和衬底晶向十分敏感。 固定正电荷的作用与界面态的作用相似。 措施：a.干氧氧化空位最少，水汽氧化氧空位最多。热氧化时，首先采用干氧氧 化方法可以减小这一现象。 b.氧化后，高温惰性气体中退火也能降低固定电荷。 硅衬底晶向、氧化条件和退火温度选择适当，可使固定正电荷控制在较 低的密度。降低氧化时氧的分压也可以减小过剩Si＋的数量，有助于减小固定