华中科技大学光学与电子信息学院考试试卷(A卷)2014～2015学年度第一学期课程名称：微电子工艺学考试年级：2012级考试时间：2015 年1 月28 日考试方式：开卷学生姓名学号专业班级一、判断下列说法的正误，正确的在后面括号中划“√”，错误的在后面括号中划“×”(本大题共10小题，每小题2分，共20分)1、随着器件特征尺寸不断缩小、电路性能不断完善、集成度不断提高，互连线所占面积已成为决定芯片面积的主要因素，互连线导致的延迟已可与器件门延迟相比较，单层金属互连逐渐被多层金属互连取代。
(√)2、采用区熔法进行硅单晶生长时，利用分凝现象将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质被集中在尾部或头部，使中部材料被提纯。
区熔法一次提纯的效果比直拉法好，可以制备更高纯度的单晶。
(×)3、缺陷的存在对微电子器件利弊各半：在有源区不希望有二维和三维缺陷，而在非有源区的缺陷能够吸引杂质聚集，使邻近有源区内杂质减少，是有好处的。
(√)4、光刻胶的灵敏度是指完成曝光所需最小曝光剂量(mJ/cm2)，由曝光效率决定(通常负胶比正胶有更高曝光效率) 。
灵敏度大的光刻胶曝光时间较短，但曝光效果较差。
(×)5、无论对于PMOS还是NMOS器件，要得到良好受控的阈值电压，需要控制氧化层厚度、沟道掺杂浓度、金属半导体功函数以及氧化层电荷。
(√)6、半导体掺杂中掺入的杂质必须是电活性的，能提供所需的载流子，使许多微结构和器件得以实现。
掺杂的最高极限由杂质固溶度决定，最低极限由硅晶格生长的杂质决定。
(√)7、离子注入过程是一个平衡过程，带有一定能量的入射离子在靶材内同靶原子核及其核外电子碰撞，逐步损失能量，最后停下来。
(×)8、溅射仅是离子对物体表面轰击时可能发生的四种物理过程之一，其中每种物理过程发生的几率取决于入射离子的剂量。
(√)9、等离子体刻蚀的优点是刻蚀速率较高、刻蚀选择性较好和刻蚀损伤较低，缺点是存在各向异性倾向。
(×)10、MOS器件中的轻掺杂漏(LDD，Lightly Doped Drain)结构提供了一个从沟道到重掺杂源漏区的过渡，从而降低漏端电场，消除热载流子效应。
同时，通过减小源漏结面向沟道区的结面积，抑制短沟效应。
(√)二、选择填空。
(本大题共10小题，每小题2分，共20分。
在每小题给出的四个选项中，只一个选项正确。
)1、重离子每次碰撞传输给靶的能量较大，散射角小，获得大能量的位移原子还可使许多原子移位。
注入离子的能量损失以核碰撞为主。
同时，射程较短，在小体积内有较大损伤。
重离子注入所造成的损伤( B) 。
A. 区域大，密度大B. 区域小，密度大C. 区域小，密度小D. 区域大，密度小2、Ⅲ、Ⅴ族元素在硅中的扩散运动是建立在杂质与空位相互作用的基础上的，掺入的施主或受主杂质诱导出了大量荷电态空位，从而(A) 。
A. 增强了扩散系数B. 减小了扩散系数C. 增强了活化能D. 增强了振动频率3、与普通的硅单晶衬底相比，SOI衬底有许多独特的优点。
目前有多种工艺方法可用于形成SOI结构，但不包括(D) 。
A. 注氧隔离(SIMOX)B. SOS外延和横向超速(ELO)外延C. 介质隔离(DI)和硅片键合D. pn结隔离4、砷化镓高温氧化一般会导致薄膜(C)，电绝缘作用和对半导体表面的保护作用较差，因此在砷化镓工艺中很少用其氧化物。
A. 生长速率过低B. 氧化时间过长C. 不能按合理的化学计量比生成D. 不能与基体紧密附着5、当杂质掺杂浓度较低时，假设扩散系数与掺杂浓度和位置无关，我们可以在两种不同的边界条件和初始条件(分别称为恒定源或有限源条件)下对费克(Fick)第二定律求分析解，得到杂质的余误差函数分布和高斯函数分布。
在进行扩散层的设计和估算时，通常可以根据对杂质表面浓度的要求不同，确定应该采用哪一种函数分布形式：(A) 。
A. 当表面浓度为固溶度时，意味着该分布是余误差分布B. 当表面浓度较低时，意味着该分布是经过长时间的推进过程，是余误差分布C. 当表面浓度为固溶度时，意味着该分布是高斯分布D. 当表面浓度较高时，意味着该分布是经过长时间的推进过程，是高斯分布6、接触和接近式曝光系统工作于近场Fresnel 衍射区域。
由于衍射效应，光线“弯折”离开孔径边缘，造成孔径边缘之外的某些光刻胶曝光，同时孔径区域内光强分布呈现“波纹”。
为了减小衍射效应的影响，接触和接近式曝光系统通常采用(D) 。
A. 相干光源，单波长曝光B. 非相干光源，单波长曝光C. 相干光源，多波长曝光D. 非相干光源，多波长曝光7、LPCVD淀积的某些薄膜，均匀性和台阶覆盖等方面比APCVD系统好，且污染较少，投片量大，成本低；主要缺点是(D)仍偏高，不适用于多层布线的绝缘介质膜及金属化后表面钝化膜的制备。
A. 淀积压力B. 淀积时间C. 淀积速率D. 淀积温度8、无论衬底表面有什么样的(D)，淀积薄膜都能保持均匀的厚度的薄膜淀积称为保形台阶覆盖，反之称为非保形台阶覆盖。
保形台阶覆盖与淀积膜种类、反应系统类型、淀积条件、图形尺寸等有关。
A. 界面电荷B. 遮蔽物质C. 界面化学组成D. 非平坦图形9、局部氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)隔离同时解决了器件隔离和寄生器件形成两个问题，工艺简单易行，且隔离密度显著高于p-n结隔离。
缺点是表面有高台阶，使后续工艺的台阶覆盖差，影响光刻质量；形成鸟嘴(bird’s beak)，(C) 。
A. 减小器件表观宽度B. 增加器件表观宽度C. 减小器件有效宽度D. 增加器件有效宽度10、微电子工艺中对刻蚀的要求包括：能得到想要的形状(斜面还是垂直图形)；过腐蚀最小(一般要求过腐蚀10％，以保证整片刻蚀完全)；(B)；均匀性和重复性好；表面损伤小和清洁、经济、安全等。
A. 各向异性好B. 选择性好C. 各向同性好D. 刻蚀速率快三、简明回答下列问题(本大题共6小题，每小题6分，共36分)1、为什么选择DRAM半间距而不是栅极长度来识别技术节点？答：在所有微电子产品中，DRAM 需要有最小的半间距，因为它是现有能做到的密度最高的结构。
因此DRAM 半间距适合于区别不同的器件技术代。
2、为什么在淀积多晶硅时，通常以硅烷为气体源，而不以硅氯化物为气体源?答：通常用用低压反应炉淀积多晶硅的温度为中低温，此时硅烷比硅氯化物的反应性要好。
此外，硅烷在SiO2等无定型材料上的覆盖性更佳。
3、(a)现代投影式光学曝光系统，大多采用分布投影式曝光或分布扫描投影式曝光，而不是传统的扫描投影式曝光，试分析原因。
(b)原则上，分布重复曝光系统的掩模图形尺寸与实际图形尺寸的比例越大分辨率越高，但实际曝光系统通常只采用4:1或5:1，为什么？答：分布重复曝光系统一次曝光衬底上的一块矩形区域(称为图像场)，然后不断重复直至将小面积图形布满整个衬底，其掩模图形尺寸与实际图形尺寸比例可以是1:1或者大于1:1(称为缩小光刻)。
以上两类曝光系统及将两者结合在一起的分布扫描曝光系统都可以达到较好的分辨率。
而传统的扫描曝光系统把通过狭缝的光从掩模版聚焦到衬底上，同时掩模板和衬底一起作扫描运动，直至掩模图形布满整个衬底而完成曝光。
它需要(1)全硅片（1:1）掩膜版，但线宽控制和制备都相当困难；(2)按所需分辨率扫描整个硅片的光学系统，也存在制造和成本问题；(3)全局（硅片级）对准。
尽管分布重复曝光系统的掩模图形尺寸与实际图形尺寸的比例越大分辨率越高，其掩模版曝光面积也越小。
例如10:1 的图像缩小会比5:1的图像缩小有较佳的光学光刻分辨率，但其掩模版曝光面积只有5:1缩小比例掩模版的四分之一，这表示总共的曝光时间将会是四倍。
因此实际曝光系统通常只采用4:1或5:1。
4、简述恒定源扩散和有限源扩散的杂质分布的不同特点。
在实际生产中如何进行两步扩散，两步扩散后的杂质如何分布？答：恒定表面源扩散中，扩散时间越长，杂质扩散距离越深，进入衬底的杂质总量越多。
其表面杂质浓度C s 基本由杂质在扩散温度(900－1200 ︒C)下的固溶度决定，而固溶度随温度变化不大。
有限源扩散中，扩散时间越长，扩散越深，表面浓度越低。
扩散时间相同时，扩散温度越高，表面浓度下降越多。
为同时满足对表面浓度、杂质数量、结深及梯度等方面的要求，实际生产中一般进行两步扩散，第一步为恒定表面浓度扩散(称为预沉积或预扩散)，控制掺入的杂质总量；第二步为有限源扩散，往往同时氧化(称为主扩散或再分布)，控制扩散深度和表面浓度。
<<()212222,,4xC x t t CD tπ⎛⎫≈-⎪⎝⎭5、为什么在NMOS工艺中，较常使用<100>晶向的晶片?若用于NMOS器件的场氧化层太薄，会有何缺点?答：因为<100>晶向的硅界面陷阱电荷和固定氧化物电荷都比较低，因此在NMOS工艺中，较常使用<100>晶向的晶片。
若用于NMOS器件的场氧化层太薄，则相邻MOSFETs之间要获得足够的隔离就不能有足够大的阈值电压。
6、简要说明BiCMOS工艺的主要特点及分类，并在如下所示双阱BiCMOS晶体管的剖面结构示意图中，在图中标出NMOS和PMOS管的源、漏、栅极以及NPN双极晶体管集电极、发射极和基极的位置。
答：BiCMOS是一种结合CMOS与双极型器件结构在单一集成电路内的技术。
结合这两种不同技术的。