半導體製程考古題｜歷屆國考試題彙整

在先進半導體製程的發展過程中，把銅連線製程應用到超大型積體電路（VLSI） 製程裡，主要突破的困難點有那些？（9 分）是那些技術的改進促成銅連線製程 應用到積體電路製程裡？（6 分）銅連線製程中常用之阻障層（barrier layer）材料 有那些？（5 分）

對於PECVD 製程中，使用TEOS 可以達到最大沉積速率的溫度大約為250℃。 為什麼ILD（Inter-layer Dielectric）TEOS 製程溫度在400℃左右或更高的溫度下操 作？（5 分）在高密度電漿CVD（HDP CVD）氧化物製程中，為什麼用矽烷而 不用TEOS 作為矽來源氣體？（5 分）對於PECVD 製程中，以矽烷作為沉積氧 化矽之氣體源，當增加矽烷流量時，氧化矽薄膜之折射率會增加還是減少？原因為 何？但若是以TEOS 作為沉積氧化矽之氣體源，為什麼當TEOS 流量增加時，折射 率幾乎沒有變化？（10 分）

電漿蝕刻製程中常使用那兩種惰性氣體？其作用分別是如何，請說明。（5 分） 對於一矽晶片，於其上依序沉積有一層厚度為4 nm 的二氧化矽及一層厚度為300 nm 的多晶矽，而此多晶矽薄膜的厚度非均勻性為1.5%。今欲對此多晶矽薄膜進行圖 案化蝕刻以暴露出下方之二氧化矽，但使用之機台的蝕刻速率為500 nm/min 且蝕 刻速率的非均勻性為5%。如果只允許損失之二氧化矽層厚度為0.5 nm，請問蝕 刻製程中，多晶矽對二氧化矽的蝕刻選擇比值最小是多少？（15 分）

對波長為193 nm 的準分子雷射光學系統而言，若其具有數值孔徑NA=0.65，製 程相依因子k1=0.6 及k2=0.5，以此光學系統作為曝光機台的理論解析度及聚焦深 度各為多少值？（10 分）若雷射光源不變，則在此一曝光機台上可以藉由修正那 些參數或採用那些技術來改善解析度？（10 分）

就原子或分子有序排列的程度（亦即有序排列範圍的大小）區分，固態半導體材 料可區分為那三種晶體型式？（5 分）為何在沉積多晶矽薄膜時，所使用之氣體 源多為矽甲烷而非矽氯化物？（5 分）以矽半導體為例，前述三種晶體型式的材 料應個別位於一個基本的N-MOSFET 元件中的那些位置？請繪示N-MOSFET 結構 示意圖說明。（10 分）

請說明矽基板（Wafer）之製作流程中，從晶棒（Ingot）到拋光矽基板（Polished Silicon Wafer）之製造程序（Manufacturing Process）。（10 分） 請說明矽基板（Wafer）應用上分那幾類。（10 分）

在積體電路後段製程（Backend Process）中： 請說明使用TEOS（Tetraethoxysilane, Si(OC2H5)4）來製作金屬層間氧化絕緣層 SiO2（Inter-Layer Dielectric, ILD），有何優缺點？（10 分） 請說明使用鋁（Al）或鎢（W）金屬來填Via hole 或Contact hole 之方法優缺點。 （10 分）

矽（Si）基板表面上有2μm的二氧化矽（SiO2）要被蝕刻，二氧化矽的蝕刻速率是 0.8μm/min，二氧化矽對矽的蝕刻選擇比（Selectivity）為25 比1，如果三分鐘後停 止蝕刻，試問會有多少下層的矽被蝕刻掉？（20 分）

請說明電漿蝕刻（Plasma Etching）技術之問題點（Problem Issues）。（10 分） 請說明III-V 化合物半導體活性離子蝕刻（Reactive Ion Etching）結果跟那些製程 參數有關。（10 分）

金氧半場效電晶體（MOSFET），當元件越做越小，如25 奈米以下，為何其中之 氧化物要使用高介電常數材料（High Dielectric Constant, High-k）？有什麼好處？ 如何選擇高介電常數材料？（12 分） 金氧半場效電晶體（MOSFET），當元件越做越小，在後段製程，為何要使用低 介電常數材料（Low Dielectric Constant, Low-k）？有什麼好處？那一種材料介電 常數最小？（8 分）

一般光微影（photo-lithography）製程主要包含那些步驟？每個步驟的功能為何？ 光微影（photo-lithography）製程實驗室環境有那些重要因素須控制？（20 分）

在矽晶圓（Si wafer）上形成二氧化矽（SiO2）膜之製程方式一般有那些？各製程形成 之二氧化矽（SiO2）膜品質有何不同？各應用在矽半導體元件之何處？（20 分）

二氧化矽（SiO2）膜蝕刻（etching）製程方式一般有那些？其特性與優缺點各為何？ （20 分）

金屬化（metalization）製程方式一般有那些？其特性有何不同？各適用在何處？ （20 分）

請以剖面圖（cross section）敘述在矽晶圓（Si wafer）上製作CMOS 元件之基本 製程步驟。（20 分）

在二氧化矽(SiO2)的熱氧化製程中，有濕氧化(Wet Oxidation)及乾氧化(Dry Oxidation)兩種，其製程步驟與氧化層品質有何不同？（20 分）

光阻(Photoresistor)的好壞與製程的良率和精確度有非常密切的關係，試說 明好的光阻應具備的條件。又正負光阻之特性有何差異？（20 分）

在半導體的摻雜(Doping)製程中，試說明離子佈植法(Ion Implantation)與一 般高溫擴散製程(Thermal Diffusion)不同之處。（20 分）

執行光阻曝光(Exposure)的技術主要有三種，即接觸式(Contact)，近接式 (Proximity)與投影式(Projection)，試畫出各曝光法之概念圖，並說明其優缺 點。（20 分）

畫出金屬、半導體及絕緣體三種材料之能帶表示圖，並說明其與導電率之 關係。（20 分）