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1. ZERO OXIDE 的作用是什么?
第一是为后序的 ZERO PHOTO 时做 PR 的隔离,防止 PR 直接与 Si 接触,造成污染。PR 中所含的有机物很难清洗。第二,WAFTER MARK 是用激光来打的,在 Si 表面引致的融渣会落在 OXIDE 上,不会对衬底造成损伤。第三是通过高温过程改变 Si 表面清洁度。
2. ZERO PHOTO 的目的是什么?WAFER MARK 是否用光照?
ZERO PHOTO 是为了在 Si 上刻出精对准的图形,ASML stepper system requires a zero mark for global alignment purpose。WAFTER MARK 不用光照,用 LASER 刻出 WAFTER 的刻号。
3. STI PAD OXIDE 的作用是什么?厚薄会有什么影响?用什么方法生长?
NITRIDE 的应力很大,直接淀积到 SI 上会在 SI 表面造成位错,所以需要一层 OXIDE 作为缓冲层,同时也作为 NITRIDE ETCH 时的 STOP LAYER。如果太薄,会托不住 NITRIDE, 对衬底造成损伤,太厚的话在后序生长线氧时易形成鸟嘴。PAD OXIDE 是用湿氧的方法生长的。
4.STI NITRIDE 的作用是什么?为什么要精确它的厚度?
NITRIDE 是作为 STI CMP 的 STOP LAYER。NITRIDE 的厚度要精确控制,一方面与 PAD OXIDE,SiON,ARC 的厚度相匹配,很好的控制 exposure 时的折射率, 厚度为 1625A 时的 CD control 最好;另一方面与 BIRD’S BEAK 的形成有关。如果 NITRIDE 太厚,BIRD’S BEAK 会减小,但是引入 Si 中的缺陷增加;如果加厚 PAD OXIDE,可减小缺陷,但 BIRD’S BEAK 会增加。
5. 在 STI ETCH 中 SION 的作用是什么?在整个 0.18um SRAM FLOW 中 SION 厚度有几个?
STI ETCH 之前 DEP 了一层 SION, 目的是为了降低 NITRIDE 的反射率,作为 ARC。在整个 0.18um SRAM FLOW 中 SION 的厚度有 3 个:320A,400A,600A。
6. 在 STI HDP 前 LINER-OXIDE 的作用是什么?
LINER OXIDE 是用热氧化的方法生长的。一方面在 STI ETCH 后对 SI 会造成损伤,生长一层 LINER OXIDE 可以修补沟道边缘 Si 表面的 DAMAGE;在 HDP 之前修复尖角,减小接触面,同时 HDP DEPOXIDE 是用 PLASMA,LINER OXIDE 也作为 HDP 时的缓冲层。
7:HDP DEP 原理?
A:在 CVD 的同时,用高密度的 PLASMA 轰击,防止 CVD 填充时洞口过早封死,产生空洞现象,因为有 PLASMA 轰击,所以 HDP 后要有 RTA 的步骤。
8:为什么 HDP DEP 后要有 RTA?
A:因为 HDP 是用高能高密度的 PLASMA 轰击的,因此会有 DAMAGE 产生,要用 RTA 来消除。
9:为什么在 STI CMP 前要进行 AR PHO 和 ETCH BACK?
A:AR PHO 就是用 AA PHO 的反版在 HDP CVD 生长的 OXIDE 上形成图示形状,先用 DRY 方法去掉大块的 OXIDE,使 CMP 时能将 OXIDE 完全去掉。
10:在 STI CMP 后 OXIDE 的表面要比 NITRIDE 的低?
A:NITRIDE 的硬度较大,相对来说 OX 的研磨速率更高,因此 STI CMP 会有一定量的 Dishing.
11:为什么在 CMP 后进行 CLN?用什么药剂?
A:CMP 是用化学机械的方法,产生的 PARTICLE 很多,所以要 CLN。
使用药剂如下:
SPM+HF:H2SO4:H2O2 去除有机物质
HPM:HCL:H2O2:H2O 去除金属离子
APM:NH4OH
HF 去除自然氧化层
12:SAC OX 的作用?为什么要去除 PAD OX 后才长 SAC OX,而不直接用 PAD OX?
A:因为经过上面一系列的 PROCESS,SILICON 的 SURFACE 会有很多 DAMAGE,PAD OX 损伤也很严重,因此要去掉 PAD OX 后生长一层 OXIDE 来消除这些 DAMAGE,同时 SAC OX 也避免 PR 与 SI 的表面直接接触,造成污染。也为下一步的 IMP 作阻挡层,防止离子 IMP 时发生穿隧效应。
13、APM,SPM,HPM 的主要成分,除何种杂质;HF 的作用。
APM NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5 SC1
主要去除微颗粒,可除部分金属离子。
HPM HCL:H2O2:H2O=1:1:6 SC2
主要作用是去除金属离子。
SPM H2SO4:H2O2=4:1
主要作用是去除有机物(主要是残留光刻胶)。
HF 的主要作用是去除 OX。
14、WELL IMP 中需要注入几次,每次 IMP 的位置大致怎样?
0.18UM 制程中 WELL IMP 有三次:
WELL IMP 注入的位置最深,用以调节井的浓度防止 Latch-up 效应。
CHANNEL IMP 位置较浅,加大 LDD 之下部位的 WELL 浓度,使器件工作时该位置的耗尽层更窄,防止器件 PUNCH THROUGH。
VT 注入,靠近器件表面,调节器件的开启电压
15、什么是 PUNCH THROUGH,为消除它有哪些手段?
PUNCH THROUGH 是指器件的 S、D 因为耗尽区相接而发生的穿通现象。S、D 对于 SUB 有各自的耗尽区。当器件尺寸较小时,只要二者对衬底的偏压条件满足,就可能发生 PUNCH THROUGH 效应。这样,不论 GATE 有无开启都会有 PUNCH THROUGH 产生的电流流过 S、D。
在制程中,采用 POCKET 和 CHANNEL IMP 来加大容易发生 PUNCH THROUGH 位置的 SUB 浓度,从而减小器件工作时在该处产生的耗尽层宽度以达到避免 PUNCH THROUGH 发生的效果。
16、为什么要进行 DUAL GATE OX,该 OX 制程如何?GATE OX ETCH 方式怎样?
在工艺中,为了满足不同的开启电压要求设计了两样 GATE OX。工作电压为 3.3V(外围)的需要 GATE OX 的较之 1.8V 为厚。
SAC OXIDE REMOVE
GATE1 OX 生长 50AOX
DUAL GATE OXIDE PHOTO
GATE OXIDE ETCH/CRS 将 1.8V 器件处的 GOX 去掉
GATE2 OX
POLY DEPOSITION
在 DUAL GATE OXIDE PHOTO 之后的 ETCH 要去除 1.8V 的 GATE OX1,然后两边(3.3V、1.8V)同时生长 OX,形成 70A、32A 的 DUAL GATE 结构。
17、为什么用 UNDOPE 的多晶?
掺杂 POLY(一般指 N 型)在 CMOS 工艺中会对 PMOS 的 VT 有较大影响,而 UNDOPE 的掺杂可以由后面的 S、D 的 IMP 来完成,容易控制。
18 解释 HOT CARRIER EFFECT,说明 LDD 的作用。
当 MOSFET 通道长度缩小时,若工作电压没有适当的缩小,通道内的电场会增大,靠近电极处最大,以至于电子在此区域获得足够的能量,经过撞击游离作用,产生电子 - 空穴对。这些电子空穴对有的穿过氧化层形成门极电流,有的留在氧化层内影响开启电压。同时也使得表面的迁移率降低。
LDD 的轻掺杂使横向电场强度减小,热载流子效应被降低。
19.为什么 PLH、NLH 无 pocket IMP?
在 0.18μm LOGIC DUAL GATE 制程中,GATE1 是 0.35μm,其尺寸较宽,其下面的沟道也较宽,也就不会产生 p -th 现象,所以不需要进行 pocket IMP 来进行调整。
20.Nitride spacer 的特点?为什么要做成这种结构?若是 O - N 结构会有什么影响?Nitride spacer 是怎样 Etch 的?
先用热氧化法于 700℃下生长一层 150? 左右的 lining TEOS 作为的 ETCH NITRIDE 的 STOP LAYER,也作为 Nitride 的缓冲层,减少 Nitride 对 Si 的应力。然后再 deposition 一层 SIN(300? 左右),这是主要的,但不能太厚,太厚会对下层 Lining TEOS Structure 造成损伤,即 Lining TEOS 会支撑不住。
但是 Spacer 又要求有一定的厚度,所以在 Nitride 的上面还要在 Dep 一层 TEOS(1000?±100?),这样就形成了 O -N- O 结构。
Spacer etch 时先干刻到 Lining TEOS 上停止,再用湿刻的方法刻蚀 Lining TEOS,但是并没有完全去掉,经过 Oxide Striping 后 lining oxide 还有的 50 ? 作为 SN+,SP+- 的 IMP 的掩蔽层。
22. 为何要将 SP+- 的 IMP RTA Annealing 推至 SAB Dep 之后?
主要防止 Borron 从 Wafer 表面溢出。
23.SAB 的作用?
Salicide Block
首先,在不需要 Salicide 的地方防止产生 Salicide, 做电阻时。其次,ESD 的保护电路上不需要做 Salicide. 而且 SAB 有防止 S / D 的杂质从表面析出。
24.Salicide 在两次退火过程中形成物质的特点?在 Salicide 形成过程中为何要两次 RTA? TiN(200?)的作用。Salicide 过厚或者过薄有何影响。
第一次在 500℃下退火,在 S / D 以及 Poly 上面形成 Co2Si, 这样会把表面的 Si 固定住,从而防止其沿着表面流动,这样形成的 Co2Si. Salicide 的电阻较大,再经过一次 RTA(850℃)后 Co2Si→CoSi2, 电阻率下降,若经过一次退火,Poly 和 S / D 中的 Si 会扩散到 side wall 上,从而在侧墙上也会形成 CoSi2,这样就会把 Poly 与 D,S 连接起来,造成短路。
由于 Co 在高温时易结块,在 Si&POLY 表面覆盖不均匀,影响 Salicide 的质量表面盖一层 TiN 将 Co 固定。
Salicide 过薄,电阻较高,在 ETCH 时 O / E 容易刻穿无法形成欧姆接触。过厚则可能使整个 S,D 都形成 Salicide。
25. 在 POLY ETCH 后要进行 POLY Re-Oxidation 的作用?
修补 ETCH 后对 GOX 造成的 damage.Poly ETCH 过程中要注意控制 CD, 并且所用药品的 RECIPE 要对 OX 的选择比要足够大。
27.SABP-TEOS 的作用?
SABP-TEOS Sub-AtmosphericBP TEOS 好处 good gap-filling and 平坦化, trap Na+, Lower Reflow Temperature , Reflow 后降低 wafer 表面的高度差, 结构变得比较致密。
28.为什么在 SABP-TEOS 上要 DEP 一层 PETEOS.?
The main purpose is for CMP,BPSG 的研磨速率慢,BPSG 的硬度过小在后一步的 CMP 时容易造成划伤,加上一层 PETEOS 减小划伤。
29.CONTACT GLUE LAYER 各层的生长方式及主要作用?
GLUE LAYER 层为 Ti/TiN ,Ti 使用 IMP 的方法生长,用来作为 Dielectric-layer 与 W 之间的 Glue layer。Ti 的粘连性好,TiN 作为阻挡层,防止上下层材料的交互扩散,而且 Ti 与 WF6 反应会发生爆炸。
30 the function of silicide annealing after contact glue layer dep?
使 Ti 转化为 silicide 减小阻值,增加粘连性,并且修补损伤。
31.为什么要用 W -PLUG?
在传统的溅射工艺中,铝的淀积容易出现阶梯覆盖不良的问题,因此不适合用于较高集成度的 VLSI 的生产中。相对来说 W 的熔点高,而且相对其他高熔点金属导电性好,且用 CVD 法制作的 W 的阶梯覆盖能力强。
32.MATAL LAYER 的三明治结构如何?各层作用如何?金属电迁移的影响?减小方法?
结构为 Ti/TiN/AlCu/Ti/TiN 第一层 Ti 作为粘接层,TiN 作为夹层防止上下层的材料交互扩散防止 Al 的电迁移 第二层 Ti 根据实际工艺需要决定其存在与否,TiN 除具有防止电迁移的作用外还作为 VIA 蚀刻的 STOP LAYER。Al 在大电流密度下容易产生金属离子电迁移的现象,使某些铝条形成空洞甚至断开,而在铝层的另一些区域生长晶须,导致电极短路。减小方法在上下加上 BARRIER LAYER, 在 Al 中加入 Cu.
33。IMD 与 ILD 有什么不同,WHY?
ILD 的结构为 SION/SABP-TEOS/PETEOS,IMD 的结构为 HDP TEOS/PETEOS SION 的作用为 CONTACT ETCH 的 STOP LAYER 在 ILD 中不用 HDPTEOS 是因为 ILD
离器件的表面太近容易产生损伤。
34.在 VIA GLUE LAYER 生长之前 ETCH 130A 的作用?
去掉底面金属表层的 NATIVE OX.
35.METAL 6 AlCu DEPTH 为什么要变厚?
因为上层的电流比较大,到了下面的金属层电流由于分流作用会减小。
36.PASSIVATION 中 PE-SION 和 PE-SIN 的作用?
由于 SIN 的应力较大,所以加一层 PE-SION 作为 PAD.SIN 作为钝化层,对 H2O 与 Na 的强烈阻挡作用,可实现 SiO2 无法掩蔽 Al, Ga,In 等杂质的扩散。
37.SN+/SP+ IMP 为什么要进行两次?
两次注入的能量和剂量都不同,降低 S / D 与 WELL 之间浓度梯度,减小 leakage.
38.LPCVD 和 PECVD 的 SiN 的不同?
LPCVD 淀积的 SiN 有很大的应力不宜过厚,PECVD SIN 应力不会太大 厚度可以做的大些 PECVD NIT 的结构要疏松一些。
39、KV PHOTO 的作用是什么,其具体在 FLOW 的什么位置?
答:KV PHOTO 的位置在形成 STI 后,去掉 STI PAD OXIDE 后做 KV PHOTO 的。其目的是刻掉 SCRUBE LANE(划片槽)上的沾污和不透光的物质,以便在后面作 ALIGNMENT 对准处理。If the alignment mark can be seen easily,this process will be remove.
40、GAIE OXIDE 是用什么方式生长的?为什么?
答:GATE OXIDE 是先用湿氧氧化,然后用 DRY OXIDE 的方式形成的。DRY OXIDE 生长的氧化物结构、质地、均匀性均比 WET OXIDE 好,但用 WET OXIDE 形成的氧化物的 TDBB 比较长。TDBB 即 TIME DEPENDENT DIELECTRIC BREAKDOWN,其是用于评估氧化物寿命的参数。
41、N+ IMPLANT 之后作 ANNEAL 处理,而 P + IMPLANT 在淀积 SAB 后才做 ANNEAL,什么原因?试问两者是否可以调换顺序?
答:P+ IMPLANT 的 ANNEAL 在 SAB 形成之后,目的是用 SAB 掩盖于表面以避免 BORON 在高温情况下溢出表面。两者的顺序不可调整,因为 N + IMPLANT 注入的是 P 或 AS,质量重,比较稳定。将其 IMPLANT 放在前面,进行了两次退火,杂质的再分布比较小。相反 P + IMPLANT 只作一次退火。
42、形成 SALICIDE 的工艺中,SELECTIVE ETCH 的作用是什么,刻掉的是什么物质?用什么化学药品?
答:在这里的 SELECTIVE ETCH 刻掉的是 CO & TIN, 以避免在其后的高温退火时造成短路。注意由于 SAB 对器件大小及性能没有影响,并没有被刻掉。这里 ETCH 所用的化学药品是 M2,其成分是 — H3PO4:HNO3:CH3COOH=70:2:12(75℃)。
43、在形成 CONTUCT W PLUG 后作一步 ALLOY 处理,请问有什么作用?在形成 PASSIVATIAN 后的作 ALLOY 又是什么目的?
答:第一次的 ALLOY 的条件是在 450℃(90min)。其作用是修复在前道工艺中刻蚀等处理可能造成的损伤。由于形成 CONTUCT 时接近器件表面,要求比较高。第二次退火的作用相同。因为在后面的工艺距离器件表面比较远,所以在形成 PASSIVATIAN 后一步 ALLOY 即可。
44、在形成 W PLUG 的 GLUE LAYER 时是用什么方法淀积 TI?
答:0.18 的制程的 VIA 的 DESIGN RULE 比较高,为了使 TI 与 IMD 接触良好,在淀积 TI 时,要求 TI 陡直地附在 VIA 侧壁及良好的底部覆盖。这里用离子化金属电浆(IMP)工艺淀积。其优点是可以获得较低且均匀分布的电阻值,同时在淀积较小的厚度下仍可达到所需的底部覆盖,从而减少淀积时间,提高产能率。
45、在 HDP PASSIVATIAN PHOTO 前为何没有 CMP 步骤?
答:若不作 CMP 处理,PASSIVAON 表面将不平整,在其后的 PHOTO 时,将影响 PHOTO 的对准。由于对 BOND PAD 外接引线不要求很高,所以由 PHOTO 时的偏差在这里不予考虑。