PIE工艺整合工程师101个问答题-ppt课件.ppt
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- PIE 工艺 整合 工程师 101 问答题 ppt 课件
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1、lPIE工艺整合工程师工艺整合工程师101个问答题个问答题 Question Question AnswerAnswer&11.何谓何谓PIE? PIE的主要工作是什的主要工作是什么么?l答:答:Process Integration Engineer(工艺整合工程师工艺整合工程师), 主要工作是整合各部门的主要工作是整合各部门的资源资源, 对工艺持续进行改善对工艺持续进行改善, 确保产品的良率(确保产品的良率(yield)稳定良好。稳定良好。 22. 200mm,300mm Wafer 代表何意义代表何意义?l答:答:8吋硅片吋硅片(wafer)直直径为径为 200mm , 直径为直径为 3
2、00mm硅片即硅片即12吋吋。33.目前中芯国际现有的三个工厂采用多少目前中芯国际现有的三个工厂采用多少mm的硅片的硅片(wafer)工艺?未来北京的工艺?未来北京的Fab4(四厂四厂) 采用多少采用多少mm的的wafer工艺?工艺?l答:当前答:当前13厂为厂为200mm(8英寸英寸)的的wafer, 工艺水平已达工艺水平已达0.13um工艺。未来北京厂工艺工艺。未来北京厂工艺wafer将将使用使用300mm(12英寸英寸)。44.我们为何需要我们为何需要300mm?l答:答:wafer size 变大,单一变大,单一wafer 上的芯片数上的芯片数(chip)变多,单位成变多,单位成本降低
3、本降低200300 面积增加面积增加2.25倍倍,芯片数目约增加芯片数目约增加2.5倍倍 200mm300mm8 81212200mm300mm8 81212588 die200-mm wafer232 die300-mm waferIncrease in Number of Chips on Larger Wafer Diameter目的:降低成本目的:降低成本65.所谓的所谓的0.13 um 的工艺能力的工艺能力(technology)代表的是什么意义?代表的是什么意义?l答:是指工厂的工艺能力答:是指工厂的工艺能力可以达到可以达到0.13 um的栅极线的栅极线宽。当栅极的线宽做的越宽。当
4、栅极的线宽做的越小时,整个器件就可以变小时,整个器件就可以变的越小,工作速度也越快。的越小,工作速度也越快。7 6.0.35um0.25um0.18um0.15um0.13um 的的technology改变又代表的是什么意义?改变又代表的是什么意义?l答:栅极线的宽(该尺寸的大小代答:栅极线的宽(该尺寸的大小代表半导体工艺水平的高低)做的越表半导体工艺水平的高低)做的越小时,工艺的难度便相对提高。从小时,工艺的难度便相对提高。从0.35um0.25um0.18um0.15um 0.13um 代表着每一个阶段工艺能代表着每一个阶段工艺能力的提升。力的提升。87.一般的硅片一般的硅片(wafer)
5、基材基材(substrate)可可区分为区分为N,P两种类型(两种类型(type),何谓何谓 N, P-type wafer?l答:答:N-type wafer 是指掺杂是指掺杂 negative元素元素(5价电荷元素,价电荷元素,例如:例如:P、As)的硅片的硅片, P-type 的的wafer 是指掺杂是指掺杂 positive 元素元素(3价电荷元素价电荷元素, 例如:例如:B、In)的硅片。的硅片。 98.工厂中硅片(工厂中硅片(wafer)的制造过)的制造过程可分哪几个工艺过程程可分哪几个工艺过程(module)?l答:主要有四个部分:答:主要有四个部分:DIFF(扩散)、(扩散)、
6、TF(薄膜薄膜)、PHOTO(光刻)、(光刻)、ETCH(刻蚀)。其中(刻蚀)。其中DIFF又包括又包括FURNACE(炉管炉管)、WET(湿刻湿刻)、IMP(离离子注入子注入)、RTP(快速热处理快速热处理)。TF包括包括PVD(物理物理气相淀积气相淀积)、CVD(化学气相淀积化学气相淀积) 、CMP(化学机化学机械研磨械研磨)。硅片的制造就是依据客户的要求,不断。硅片的制造就是依据客户的要求,不断的在不同工艺过程(的在不同工艺过程(module)间重复进行的生产)间重复进行的生产过程,最后再利用电性的测试,确保产品良好。过程,最后再利用电性的测试,确保产品良好。10ImplantDiffu
7、sionTest/SortEtchPolishPhotoCompleted waferUnpatterned waferWafer startThin FilmsWafer fabrication (front-end) 光刻占成本119.一般硅片的制造常以几一般硅片的制造常以几P几几M 及光罩层数及光罩层数(mask layer)来代表硅片工艺的时间长短,来代表硅片工艺的时间长短,请问几请问几P几几M及光罩层数及光罩层数(mask layer)代表代表什么意义?什么意义?l答:几答:几P几几M代表硅片的制造有几层的代表硅片的制造有几层的Poly(多晶硅多晶硅)和几层的和几层的metal(金属
8、导线金属导线).一般一般0.15um 的逻辑产品为的逻辑产品为1P6M( 1层的层的Poly和和6层的层的metal)。而光罩层数(。而光罩层数(mask layer)代表硅片的制造必需经过几次的)代表硅片的制造必需经过几次的PHOTO(光刻)(光刻) 1210.Wafer下线的第一道步骤是形成下线的第一道步骤是形成start oxide 和和zero layer? 其中其中start oxide 的目的的目的是为何?是为何?l答:答:不希望有机成分的不希望有机成分的光刻胶直接碰触光刻胶直接碰触Si 表面。表面。l 在在laser刻号过程中刻号过程中,亦亦可避免被产生的粉尘污染。可避免被产生的
9、粉尘污染。 1311.为何需要为何需要zero layer?l答:芯片的工艺由许多不同答:芯片的工艺由许多不同层次堆栈而成的层次堆栈而成的, 各层次之间各层次之间以以zero layer当做对准的基准。当做对准的基准。 1412.Laser mark是什么用途是什么用途? Wafer ID 又代表什么意义又代表什么意义?l答:答:Laser mark 是用来刻是用来刻wafer ID(ID是英文是英文IDentity的缩写的缩写,ID是身份标识号码的意思是身份标识号码的意思. ), Wafer ID 就如同硅片的身份证一样就如同硅片的身份证一样,一个一个ID代表一片硅片的身份。代表一片硅片的身
10、份。1513.一般硅片的制造一般硅片的制造(wafer process)过程包含哪些主要部分?过程包含哪些主要部分?l答:答:前段前段(frontend)-元器元器件件(device)的制造过程。的制造过程。后段后段(backend)-金属导线的连接金属导线的连接及护层(及护层(passivation)1614.前段(前段(frontend)的工艺大致)的工艺大致可区分为那些部份可区分为那些部份?l答:答:STI的形成的形成(定义定义AA区域及区域及器件间的隔离器件间的隔离)阱区离子注入阱区离子注入(well implant)用以调整电性)用以调整电性l栅极栅极(poly gate)的形成的形
11、成 源源/漏极(漏极(source/drain)的形成)的形成硅化物硅化物(salicide)的形成的形成1715.STI 是什么的缩写是什么的缩写? 为何需要为何需要STI?l答:答:STI: Shallow Trench Isolation(浅沟道隔离浅沟道隔离),STI可以当做两个组件可以当做两个组件(device)间的阻隔)间的阻隔, 避免避免两个组件间的短路两个组件间的短路.1816.AA 是哪两个字的缩写是哪两个字的缩写? 简单说明简单说明 AA 的用途的用途?l答:答:Active Area, 即有源区,即有源区,是用来建立晶体管主体的位是用来建立晶体管主体的位置所在,在其上形成
12、源、漏置所在,在其上形成源、漏和栅极。两个和栅极。两个AA区之间便是区之间便是以以STI来做隔离的。来做隔离的。1917.在在STI的刻蚀工艺过程中,的刻蚀工艺过程中,要注意哪些工艺参数?要注意哪些工艺参数?l答:答:STI etch(刻蚀)的角(刻蚀)的角度;度;STI etch 的深度;的深度;STI etch 后的后的CD尺寸大小尺寸大小控制。控制。(CD control, CD=critical dimension)2018.在在STI 的形成步骤中有一道的形成步骤中有一道liner oxide(线(线形氧化层)形氧化层), liner oxide 的特性功能为何?的特性功能为何?l答
13、:答:Liner oxide 为为1100, 120 min 高温炉管形成的氧化高温炉管形成的氧化层,其功能为:层,其功能为:修补进修补进行行STI etch 造成的基材损伤;造成的基材损伤;将将STI etch 造成的造成的etch 尖角给尖角给于圆化于圆化( corner rounding)。212219.一般的阱区离子注入调整电性一般的阱区离子注入调整电性可分为那三道步骤可分为那三道步骤? 功能为何?功能为何?l答:阱区离子注入调整是利用离子注入的方答:阱区离子注入调整是利用离子注入的方法在硅片上形成所需要的组件电子特性,一法在硅片上形成所需要的组件电子特性,一般包含下面几道步骤:般包含
14、下面几道步骤:lWell Implant :形成:形成N,P 阱区;阱区;lChannel Implant:防止源:防止源/漏极间的漏电;漏极间的漏电;lVt Implant:调整:调整Vt(阈值电压)。(阈值电压)。2320.一般的离子注入层次(一般的离子注入层次(Implant layer)工艺制造可分为那几道步骤)工艺制造可分为那几道步骤?l答:一般包含下面几道步骤:答:一般包含下面几道步骤:光刻光刻(Photo)及图形的形成;及图形的形成;离子注入调整;离子注入调整;离子注离子注入完后的入完后的ash (plasma(等离子等离子体体)清洗清洗)光刻胶去除(光刻胶去除(PR strip
15、)2421.Poly(多晶硅)栅极形成的(多晶硅)栅极形成的步骤大致可分为那些步骤大致可分为那些?l答:答:Gate oxide(栅极氧化层栅极氧化层)的沉积;的沉积;Poly film的沉积及的沉积及SiON(在光刻中作为在光刻中作为抗反射层的物质抗反射层的物质)的沉积);的沉积);Poly 图形图形的形成的形成(Photo);Poly及及SiON的的Etch;Etch完后的完后的ash( plasma(等离子体等离子体)清洗清洗)及光刻胶去除(及光刻胶去除(PR strip););Poly的的Re-oxidation(二次氧化)。(二次氧化)。2522.Poly(多晶硅)栅极的刻蚀(多晶硅
16、)栅极的刻蚀(etch)要注意哪些地方?要注意哪些地方?l答:答:Poly 的的CD(尺寸大小控制;尺寸大小控制;避免避免Gate oxie 被蚀刻掉,造成基材被蚀刻掉,造成基材(substrate)受损)受损。2623.何谓何谓 Gate oxide (栅极氧化层栅极氧化层)?l答:用来当器件的介电层,答:用来当器件的介电层,利用不同厚度的利用不同厚度的 gate oxide ,可调节栅极电压对不同器件可调节栅极电压对不同器件进行开关进行开关27栅极电压Gate(栅极)漏极电压Drain 漏极Gate oxide 栅极氧化层Substrate 基材Source源极基本器件示意图基本器件示意图
17、(Device)栅极电压Gate(栅极)漏极电压Drain 漏极Gate oxide 栅极氧化层Substrate 基材Source源极基本器件示意图基本器件示意图(Device)2824.源源/漏极漏极(source/drain)的形成的形成步骤可分为那些步骤可分为那些?l答:答:LDD的离子注入的离子注入(Implant););Spacer的形成;的形成;N+/P+IMP高浓度源高浓度源/漏极漏极(S/D)注入及快速热处理注入及快速热处理(RTA:Rapid Thermal Anneal)。2925.LDD是什么的缩写是什么的缩写? 用途为何用途为何?l答:答:LDD: Lightly D
18、oped Drain. LDD是是使用较低浓度的源使用较低浓度的源/漏极漏极, 以防止组件产以防止组件产生热载子效应的一项工艺。生热载子效应的一项工艺。N-WellPPN-WellPPLDD离子植入N-WellPP形成SpacerN-WellP+P+N+/P+高浓度离子植入N-WellPPN-WellPPN-WellPPLDD离子植入N-WellPPLDD离子植入N-WellPP形成SpacerN-WellP PP形成SpacerN-WellP+P+N+/P+高浓度离子植入N-WellP+P+P+N+/P+高浓度离子植入3026.何谓何谓 Hot carrier effect (热载流子效应热
19、载流子效应)?l答:在线寛小于答:在线寛小于0.5um以下时以下时, 因为源因为源/漏极间的高浓度所产漏极间的高浓度所产生的高电场生的高电场,导致载流子在移导致载流子在移动时被加速产生热载子效应动时被加速产生热载子效应, 此热载子效应会对此热载子效应会对gate oxide造成破坏造成破坏, 造成组件损伤。造成组件损伤。3127.何谓何谓Spacer? Spacer蚀刻时蚀刻时要注意哪些地方?要注意哪些地方?l答:在栅极答:在栅极(Poly)的两旁用的两旁用dielectric(介电质)形成的侧壁,(介电质)形成的侧壁,主要由主要由Ox/SiN/Ox组成。蚀刻组成。蚀刻spacer 时要注意其
20、时要注意其CD大小,大小,profile(剖面轮廓剖面轮廓),及,及remain oxide(残留氧化层的厚度残留氧化层的厚度)3228.Spacer的主要功能的主要功能?l答:答:使高浓度的源使高浓度的源/漏极与漏极与栅极间产生一段栅极间产生一段LDD区域区域; 作为作为Contact Etch时栅极的时栅极的保护层。保护层。3329.为何在离子注入后为何在离子注入后, 需要热处理需要热处理( Thermal Anneal)的工艺的工艺?l答:答:为恢复经离子注入后为恢复经离子注入后造成的芯片表面损伤造成的芯片表面损伤;使注使注入离子扩散至适当的深度入离子扩散至适当的深度;使注入离子移动到适
21、当的晶使注入离子移动到适当的晶格位置。格位置。3430.SAB是什么的缩写是什么的缩写? 目的为何?目的为何?l答:答:SAB:Salicide block (硅化物掩蔽层硅化物掩蔽层), 用于保护用于保护硅片表面,在硅片表面,在RPO (Resist Protect Oxide) 的保护下硅的保护下硅片不与其它钛片不与其它钛Ti,钴钴Co形成形成硅化物硅化物(salicide)3531.简单说明简单说明SAB工艺的流层中要注意哪些工艺的流层中要注意哪些?l答:答:SAB 光刻后(光刻后(photo),刻蚀后),刻蚀后(etch)的图案(特别是小块区域)。要确的图案(特别是小块区域)。要确定有
22、完整的包覆(定有完整的包覆(block)住必需被包覆)住必需被包覆(block)的地方。)的地方。remain oxide (残留残留氧化层的厚度氧化层的厚度)。P-WellCO SailcideN+N+有RPO保护的地方不会形成 SalicideP-WellCO SailcideN+N+有RPO保护的地方不会形成 Salicide3632.何谓硅化物何谓硅化物( salicide)?l答:答:Si 与与 Ti 或或 Co 形成形成 TiSix 或或 CoSix, 一般来说是用来降一般来说是用来降低接触电阻值(低接触电阻值(Rs, Rc)。)。3733.硅化物硅化物(salicide)的形成步
23、骤的形成步骤主要可分为哪些主要可分为哪些?l答:答:Co(或或Ti)+TiN的沉积;的沉积;第一次第一次RTA(快速热处理)来形成(快速热处理)来形成Salicide。将未反应的将未反应的Co(Ti)以化学酸去除。以化学酸去除。第第二次二次RTA (用来形成用来形成Ti的晶相转化的晶相转化, 降低降低其阻值其阻值)。3834.MOS器件的主要特性是什么?器件的主要特性是什么?l答:它主要是通过栅极电压(答:它主要是通过栅极电压(Vg)来控)来控制源,漏极制源,漏极(S/D)之间电流,实现其开关之间电流,实现其开关特性。特性。3935.我们一般用哪些参数来我们一般用哪些参数来评价评价device
24、的特性?的特性?l答:主要有答:主要有Idsat、Ioff、Vt、Vbk( break down)、Rs、Rc;一般;一般要求要求Idsat、Vbk (break down)值尽值尽量大,量大, Ioff、Rc尽量小,尽量小,Vt、Rs尽量接近设计值尽量接近设计值.4036.什么是什么是Idsat? Idsat 代表什么意义?代表什么意义?l答:饱和电流。也就是在栅答:饱和电流。也就是在栅压压(Vg)一定时,源一定时,源/漏漏(Source/Drain)之间流动的最之间流动的最大电流大电流.4137.在工艺制作过程中哪些工艺在工艺制作过程中哪些工艺可以影响到可以影响到Idsat?l答:答:Po
25、ly CD(多晶硅尺寸多晶硅尺寸)、Gate oxide Thk(栅氧化层厚栅氧化层厚度度)、AA(有源区有源区)宽度、宽度、Vt imp.条件、条件、LDD imp.条件、条件、N+/P+ imp. 条件。条件。4238.什么是什么是Vt? Vt 代表什么意义?代表什么意义?l答:阈值电压(答:阈值电压(Threshold Voltage),就是产生强反转所),就是产生强反转所需的最小电压。当栅极电压需的最小电压。当栅极电压VgVt时时, MOS处于关的状态,处于关的状态,而而Vg Vt时,源时,源/漏之间便产生漏之间便产生导电沟道,导电沟道,MOS处于开的状态。处于开的状态。4339.在工
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