IC集成電路基本概念

    1. 根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)的不同，可將IC分為哪幾類？

    根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)的不同，可將IC分為三類：

    ①半導(dǎo)體IC或稱單片（Monolithic）IC，②膜IC，又可分為兩種：厚膜電路，薄膜電路；③混合IC（Hybrid IC）按器件結(jié)構(gòu)類型分類：雙極集成電路，金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路。

    2. 用哪些技術(shù)指標(biāo)描述集成電路工藝技術(shù)水平？

    描述集成電路工藝技術(shù)水平的五個(gè)技術(shù)指標(biāo)：集成度，特征尺寸，芯片面積，晶片直徑，封裝。

    3. 為什么數(shù)字IC和模擬IC劃分集成電路規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)不同？

    因?yàn)閿?shù)字IC中重復(fù)單元很多，而模擬IC中基本無重復(fù)單元。

    4. 集成電路是哪一年由誰發(fā)明的？哪一種獲得Nobel物理獎(jiǎng)？

    1958年以德克薩斯儀器公司的科學(xué)家基爾比(Clair Kilby)為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路，并于1959年公布了該結(jié)果。獲得2000年Nobel物理獎(jiǎng)。

    5. 為什么實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息化的網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵部件不管是各種計(jì)算機(jī)和/或通訊機(jī)，它們的基礎(chǔ)都是微電子？

    因?yàn)槠浜诵牟考羌呻娐?。幾乎所有的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與微電子技術(shù)結(jié)合，用集成電路芯片進(jìn)行智能改造，都可以使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)青春。電子裝備更新?lián)Q代都基于微電子技術(shù)的進(jìn)步，其靈巧（Smart）的程度都依賴于集成電路芯片的“智慧”程度和使用程度。

    6. 采用哪些途徑來提高集成度？

    提高微細(xì)加工技術(shù)；芯片面積擴(kuò)大 ；晶圓大直徑化；簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu) 。

    7. 21世紀(jì)硅微電子芯片將沿著哪些方向繼續(xù)向前發(fā)展？

    1)特征尺寸繼續(xù)等比例縮小，沿著Moore定律繼續(xù)高速發(fā)展；
 
    2)片上芯片（SOC）：微電子由集成電路向集成系統(tǒng)（IS）發(fā)展 ；

    3)賦予微電子芯片更多的“靈氣” ：微機(jī)械電子系統(tǒng)（MEMS）和微光電機(jī)系統(tǒng)（MOEMS），生物芯片（biochip）；

    4)硅基的量子器件和納米器件。

    8. 對(duì)如下英文單詞或縮寫給出簡(jiǎn)要解釋：

    IC集成電路(Integrated Circuit， IC)

    SSI小規(guī)模集成電路(Small Scale IC，SSI)

    MSI中規(guī)模集成電路(Medium Scale IC，MSI)

    LSI大規(guī)模集成電路(Large Scale IC，LSI)

    VLSI超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale IC，VLSI)

    ULSI特大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale IC，ULSI)

    GSI巨大規(guī)模集成電路(Gigantic Scale IC，GSI）

    Wafer晶圓片，F(xiàn)oundry 標(biāo)準(zhǔn)工藝加工廠或稱代客加工廠IDM 集成器件制造商(IDM—Integrated Device Manufactory Co.)

    IP core 知識(shí)產(chǎn)權(quán)核，fabless co. 無生產(chǎn)線公司（集成電路設(shè)計(jì)公司），chipless co. 無芯片公司（開發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)核公司），mp 微處理機(jī)，DSP數(shù)字信號(hào)處理，E2PROM 電可擦除可編程唯讀存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash快閃存儲(chǔ)器，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換，D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換，SOI 絕緣襯底的硅薄膜(Silicon on Insulator)，SOS 蘭寶石襯底外延硅結(jié)構(gòu)(SOS-Silicon on Sapphire結(jié)構(gòu))

IC工藝

    1. 硅集成電路制造工藝主要由哪幾個(gè)工序組成？

    1) 圖形轉(zhuǎn)換：將設(shè)計(jì)在掩膜版(類似于照相底片)上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體單晶片上； 2) 摻雜：根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，將各種雜質(zhì)摻雜在需要的位置上，形成晶體管、接觸等； 3) 制膜：制作各種材料的薄膜。

    2. 制版的目的是什么？圖形發(fā)生器（PG-pattern generator）是做什么用的設(shè)備？

    制版是通過圖形發(fā)生器完成圖形的縮小和重復(fù)。在設(shè)計(jì)完成集成電路的版圖以后，設(shè)計(jì)者得到的是一組標(biāo)準(zhǔn)的制版數(shù)據(jù)，將這組數(shù)據(jù)傳送給圖形發(fā)生器(一種制版設(shè)備)，圖形發(fā)生器（PG-pattern generator）根據(jù)數(shù)據(jù)，將設(shè)計(jì)的版圖結(jié)果分層的轉(zhuǎn)移到掩模版上(掩模版為涂有感光材料的優(yōu)質(zhì)玻璃板)，這個(gè)過程叫初縮。

    3. 圖形轉(zhuǎn)換工序由哪些步驟組成？

    光刻與刻蝕工藝。

    4. 為什么說光刻（含刻蝕）是加工集成電路微圖形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝技術(shù)？光刻工藝包括哪些步驟？

    光刻是加工集成電路微圖形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝技術(shù)，通常，光刻次數(shù)越多，就意味著工藝越復(fù)雜。另—方面，光刻所能加工的線條越細(xì)，意味著工藝線水平越高。光刻工藝是完成在整個(gè)硅片上進(jìn)行開窗的工作。過程如下：

    1) 打底膜（HMDS粘附促進(jìn)劑，六甲基乙硅烷(HMDS)），2)涂光刻膠， 3) 前烘， 4)對(duì)版    曝光， 5)顯影， 6)堅(jiān)膜，  7)刻蝕：采用干法刻蝕（Dry Etching），8)去膠：化學(xué)方法及干法去膠。

    5. 說明光刻三要素的含義。

    光刻三要素：光刻膠、掩膜版和光刻機(jī)。

    6. 正性膠(光致分解)和負(fù)性膠(光致聚合)各有什么特點(diǎn)？在VLSI工藝中通常使用那種光刻膠？ AZ-1350 系列是正膠還是負(fù)膠？

    正膠：曝光后可溶，負(fù)膠：曝光后不可溶。

    正膠的主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，在VLSI工藝中通常使用正膠。AZ-1350 系列是正膠。

    光刻膠-photoresist; 正膠和負(fù)膠：positive and negative; 掩膜版-photomask; 光刻機(jī)-lithography machine。

    7.常見的光刻方法有哪幾種？接觸與接近式光學(xué)曝光技術(shù)各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

    1)接觸式光刻：分辨率較高，但是容易造成掩膜版和光刻膠膜的損傷。

    2)接近式曝光：在硅片和掩膜版之間有一個(gè)很小的間隙(10～25mm)，可以大大減小掩膜版的損傷，分辨率較低。

    3)投影式曝光Stepper：利用透鏡或反射鏡將掩膜版上的圖形投影到襯底上的曝光方法，目前用的最多的曝光方式。

    8. 說明圖形刻蝕技術(shù)的種類與作用。

    濕法刻蝕：利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行刻蝕的方法。

    干法刻蝕：主要指利用低壓放電產(chǎn)生的等離子體中的離子或游離基(處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團(tuán)等)與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或通過轟擊等物理作用而達(dá)到刻蝕的目的。

    9. 摻雜工藝有幾種？為了在N型襯底上獲得P型區(qū)，需摻何種雜質(zhì)？為了在P型襯底上獲得N型區(qū)，需摻何種雜質(zhì)？熱擴(kuò)散與離子注入工藝各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

    摻雜工藝分為熱擴(kuò)散法摻雜和離子注入法摻雜。為了在N型襯底上獲得P型區(qū)，需摻Ⅲ價(jià)元素硼雜質(zhì)。為了在P型襯底上獲得N型區(qū)，需摻Ⅴ價(jià)元素磷、砷雜質(zhì)。所謂熱擴(kuò)散摻雜就是利用原子在高溫下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，使雜質(zhì)原子從濃度很高的雜質(zhì)源向硅中擴(kuò)散并形成一定的分布。工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但摻雜濃度控制精確度差、位置準(zhǔn)確度也差。離子注入是將具有很高能量的雜質(zhì)離子射入半導(dǎo)體襯底中的摻雜技術(shù)，摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的能量和質(zhì)量決定，摻雜濃度由注入雜質(zhì)離子的數(shù)目(劑量)決定。

    離子注入技術(shù)以其摻雜濃度控制精確、位置準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，正在取代熱擴(kuò)散摻雜技術(shù)，成為VLSI工藝流程中摻雜的主要技術(shù)。 但需昂貴的設(shè)備和退火工藝。由于高能粒子的撞擊，導(dǎo)致硅結(jié)構(gòu)的晶格發(fā)生損傷。為恢復(fù)晶格損傷，在離子注入后要進(jìn)行退火處理，根據(jù)注入的雜質(zhì)數(shù)量不同，退火溫度在450℃~950℃之間，摻雜濃度大則退火溫度高，反之則低。在退火的同時(shí)，摻入的雜質(zhì)同時(shí)向硅體內(nèi)進(jìn)行再分布，如果需要，還要進(jìn)行后續(xù)的高溫處理以獲得所需的結(jié)深和分布。

    10. 通常用什么方法制作SiO2薄膜？

    熱氧化法：干氧氧化，水蒸汽氧化，濕氧氧化，干氧－濕氧－干氧(簡(jiǎn)稱干濕干)氧化法；氫氧合成氧化；化學(xué)氣相淀積法；熱分解淀積法；

    濺射法

    11. 分別說明物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積在IC工藝中的兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

    CVD(CVD-Chimical Vapor Depositiom)是通過氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)在襯底上淀積一層薄膜材料的過程，具有淀積溫度低、薄膜成分和厚度易于控制、均勻性和重復(fù)性好、臺(tái)階覆蓋優(yōu)良、適用范圍廣、設(shè)備簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)。較為常見的CVD薄膜包括有：  二氧化硅（通常直接稱為氧化層）， 氮化硅 ， 多晶硅， 難熔金屬與這類金屬之其硅化物 。

    PVD(PVD-Physical Vapor Deposition)主要是一種物理制程而非化學(xué)制程。此技術(shù)一般使用氬等鈍氣體，在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后，可將靶材原子一個(gè)個(gè)濺擊出來，并使被濺擊出來的材質(zhì)（通常為鋁、鈦或其合金）如雪片般沉積在晶圓表面。

    12. 何謂場(chǎng)區(qū)和有源區(qū)？

    一種很厚的氧化層，位于芯片上不做晶體管、電極接觸的區(qū)域，稱為場(chǎng)區(qū)。有源區(qū)是制作晶體管的區(qū)域。

    13. IC的后工序包括哪些步驟？

    后工序包括：劃片、粘片、壓焊引線、封裝、成品測(cè)試、老化篩選、打印包裝。

    14. 說明下列英文單詞或縮寫的含義:

    PG圖形發(fā)生器（pattern generator），Stepper投影式曝光，UV紫外光(Ultraviolet)， DUV深紫外光(Deep)， EUV極紫外光(Extra)， CVD化學(xué)氣相沉積，PVD物理氣相沉積，APCVD常壓化學(xué)氣相淀積(Atmosphere Pressure)，LPCVD低壓化學(xué)氣相淀積(Low)，PECVD等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(Plasma Enhancement Chemical Vapor Deposition)， DIP雙列直插式封裝(dual-in-line package)，PGA插針網(wǎng)格陣列封裝(Pin Grid Array Package)，BGA球柵陣列封裝(Ball Grid Array)，SOP小外型封裝(small out-line)，SOJ  J型引線小外型封裝(Small Out-Line J-Leaded Package)，QFP四邊出腳扁平封裝(quad flat package)，PLCC塑料J型有引線片式載體封裝(plastic leaded chip carrier)，SMT表面安裝式封裝(Surface Mounted Technology)。

集成電路的基本制造工藝流程

    1. 雙極型IC的隔離技術(shù)主要有幾種類型。

    pn結(jié)隔離和絕緣介質(zhì)隔離。

    2. 標(biāo)準(zhǔn)隱埋集電極隔離工藝    SBC—Standard Buried Collector Process
   
    3. pn結(jié)隔離技術(shù)有何特點(diǎn)？N+埋層擴(kuò)散起何作用？

    利用反偏pn結(jié)的高阻抗特性達(dá)到電隔離的目的。它要求隔離槽必須接電路最低電位，由于集成電路中的晶體管是三結(jié)四層結(jié)構(gòu)，集成電路中各元件的端點(diǎn)都從上表面引出，并在上表面實(shí)現(xiàn)互連，為了減小晶體管集電極的串聯(lián)電阻rCS，減小寄生PNP管的影響，在制作元器件的外延層和村底之間需要作N+隱埋層提供IC的低阻通路。N+埋層擴(kuò)散起的作用是：減小集電極串聯(lián)電阻，減小寄生PNP管的影響。為進(jìn)一步降低集電極串聯(lián)電阻rCS集電極接觸區(qū)加磷穿透擴(kuò)散（應(yīng)在基區(qū)擴(kuò)散之前進(jìn)行）。

    4. 在隔離島上制作NPN型管的工藝流程最少需幾塊掩膜版？依工藝順序?qū)懗龈餮谀ぐ娴拿Q。

    最少需六塊掩膜版。

    第一次光刻—N+埋層擴(kuò)散，第二次光刻—P+隔離擴(kuò)散，第三次光刻—P型基區(qū)擴(kuò)散，第四次光刻—N+發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，第五次光刻—引線接觸，第六次光刻—金屬化內(nèi)連線：反刻鋁。

    5. 對(duì)通隔離技術(shù)有何特點(diǎn)？

    對(duì)通隔離技術(shù)可減小隔離槽的實(shí)際寬度。

    6 . 簡(jiǎn)述P阱硅柵CMOS工藝流程，每次光刻的目地是什么？

    1、光刻I---阱區(qū)光刻，刻出阱區(qū)注入孔

    2、阱區(qū)注入及推進(jìn)，形成阱區(qū)

    3、去除SiO2，長(zhǎng)薄氧，長(zhǎng)Si3N4

    4、光II---有源區(qū)光刻

    5、光III---N管場(chǎng)區(qū)光刻，N管場(chǎng)區(qū)注入，以提高場(chǎng)開啟VTF，減少閂鎖效應(yīng)及改善阱的接觸。

    6、長(zhǎng)場(chǎng)氧，漂去SiO2 及Si3N4，然后長(zhǎng)柵氧化層。

    7、光Ⅳ---p管場(chǎng)區(qū)光刻（用光I的負(fù)版），p管場(chǎng)區(qū)注入， 調(diào)節(jié)PMOS管的開啟電壓，然后生長(zhǎng)多晶硅。

    8、光Ⅴ---多晶硅光刻，形成多晶硅柵及多晶硅電阻

    9、光Ⅵ---P+區(qū)光刻，P+區(qū)注入。形成PMOS管的源、漏區(qū)及P+保護(hù)環(huán)。

    10、光Ⅶ---N管場(chǎng)區(qū)光刻，N管場(chǎng)區(qū)注入，形成NMOS的源、漏區(qū)及N+保護(hù)環(huán)。

    11、長(zhǎng)PSG（磷硅玻璃）。

    12、光刻Ⅷ---引線孔光刻。PGS回流。

    13、光刻Ⅸ---引線孔光刻（反刻AL）。

    14、光刻Ⅹ---壓焊塊光刻。