（10）涂层钛阳极
涂层钛阳极,习惯称为DSA(Dimensionally Stable Anode 尺寸稳定阳极) ,又称DSE(Dimensionally Stable Electrode) ,是20 世纪60 年代末发展起来的一种新型不溶性阳极材料。DSA 涂层钛阳极主要应用在电化学和电冶金两大部门。
DSA 涂层钛阳极应用的领域有:氯碱工业、氯酸盐生产、次氯酸盐生产、高氯酸盐生产、过硫酸盐电解、电解有机合成、电解提取有色金属、电解银催化剂的生产、电解法制造铜箔、电解氧化法回收汞、水电解、二氧化氯的制取、医院污水处理、电镀厂含氰废水处理、生活用水和食品用具的消毒、发电厂冷却循环水的处理、毛纺厂染整废水的处理,工业用水的处理、电解法制取酸碱离子水,铜板镀锌、镀铑、镀钯、镀金、镀铅、电渗析法淡化海水、电渗析法制取四甲基氢氧化铵、熔融盐电解、电池生产、阴极保护、生产负极箔、铝箔的阳极氧化等。应用广泛涉及化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解有机合成及其它领域。
3) 在超大规模集成电路刻蚀工艺中,会出现侧壁的横向钻刻现象,如何在工艺中改善此现象。 【10分】 答：
3.1 解决方法：
（1）通过干法等离子体刻蚀来实现各向异性刻蚀，尽量避免使用湿法各向同性化学腐蚀，如图16.4： 对于亚微米尺寸的图形来说，希望刻蚀剖面是各向异性的，即刻蚀只在垂直于硅片表面的方向进行（见图16.5），只有很少的横向刻蚀。这种垂直的侧壁使得在芯片上可制作高密度的刻蚀图形。各向异性刻蚀对于小线宽图形亚微米器件的制作来说非常关键。先进集成电路应用应用上通常需要88到89度垂直度的侧壁。
（2）在刻蚀图形的侧壁上形成抗腐蚀模从而防止横向刻蚀：
聚合物的形成有时是有意的，如图16.10，这样做能形成高的各向异性图形，因为聚合物能阻挡对侧壁的刻蚀，增强刻蚀的方向性，从而实现对图形关键尺寸的良好控制。这些聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳转化而来并与可是气体如C2F4，和刻蚀生成物结合在一起形成的。能否形成侧壁聚合物取决于所使用的刻蚀气体类型。这些侧壁聚合物很复杂，包括刻蚀剂和反应的生成物，例如，铝，阻挡层的钛，氧化物以及其他无机材料。聚合物链有很强的难以氧化和去除的碳氟键。
（3）采用物理和化学混合作用机理进行刻蚀： 其中离子轰击改善化学刻蚀作用。刻蚀剖面可以通过调节等离子体条件和气体组分从各向同性向各向异性改变。这种物理和化学混合作用机理刻蚀能获得好的线宽控制并有不错的选择比，因此在大多数干法刻蚀工艺中被采用。表16.3总结了化学作用，物理作用和化学/物理结合作用刻蚀中的
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不同刻蚀参数。
（4）另外，还可以采用一些刻蚀设备实现各向异性刻蚀：
如平行板式，平面三极，离子铣，反应离子刻蚀（RIE），电子回旋加速振荡（ECR），分布式ECR，感应耦合等离子体（ICP），双等离子体源，雌增强反应离子刻蚀（MERIE）。
4) 对比说明正性光刻胶和负性光刻胶在曝光过程中各自的优缺点。 【10分】 答：
4.1 正性光刻胶：曝光时软化，变得可溶，显影后与原先的掩膜版图形一样。 4.1.2 优点：
在光刻胶的未曝光区域不受显影液的影响，因为光刻胶最初就不溶解，并保持这种性质。这样在光刻过程中转移到光刻胶上的极细线条的图形会保持线宽和形状，产生良好的线宽分辨率，有更好的粘附性。正胶具有好的分辨率的原因之一是对比度高。正胶可以更好地分辨掩膜板的亮区和暗区，在光刻胶上产生陡直的转移图形。正胶具有良好的对比特性，由于光刻胶侧墙陡直使其产生更好的线宽分辨率（见图13.21）。 4.1.3 缺点：
同种厚度的正负胶，在对于抗湿法和腐蚀性方面负胶更胜一筹，正胶难以企及。
4.2 负性光刻胶：曝光后硬化变得不能溶解。在显影后，图像与原来的掩膜板图形相反。 4.2.1 优点：
曝光速度快（使得硅片的总处理能力更高），对硅片的粘附性也好。 4.2.2 缺点：
就是在显影时曝光区域由溶剂引起的泡胀。这种泡胀使硅片表面的光刻胶图形变形，对于具有微米和亚微米关键尺寸的极细小图形来说是不能接受的。另一缺点是曝光是光刻胶可与氮气反应从而抑制其交联。
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5) 请尽可能详细阐述一般在集成电路工艺中有几种沾污，以及每种沾污对Si集成电路器件特性的影响和相应的洗净工艺技术。 【15分】 答：
5.1 沾污类型：有五类：颗粒，金属杂质，有机物沾污，自然氧化层和静电释放（ESD）
5.1.1 颗粒
（1）阐述：颗粒是能黏附在硅片表面的小物体。悬浮在空气中传播的颗粒被称为浮质（aerosol）。从鹅卵石到原子的各种颗粒的相对分布如图6.2所示。
（2）问题：在硅片的制造过程中，颗粒能引起电路开路或短路。它们能在相邻导体间引起短路。颗粒还可以是后续各节讨论的其他类型沾污的来源。
5.1.2金属杂质
（1）阐述：危害半导体工艺的典型金属杂质是碱金属，它们在普通化学品和工艺中都很常见。这些金属在所有用于硅片加工的材料中都要严格控制（见表6.1）碱金属来自周期表中的IA族，是极端活泼的元素，因为它们容易失去一个价电子成为阳离子，与非金属的阴离子形成离子化合物。
（2）问题：金属杂质导致了半导体制造种器件成品率减少，包括氧化物-多晶硅栅结构中的结构性缺陷。额外的问题包括pn结上泄漏电流的增加以及少数载流子寿命的减少。MIC沾污能迁移到栅结构中的氧化硅界面，改变开启晶体管所需的阈值电压（见图6.5）。由于它们的性质活泼，金属离子可以在电学测试和运输很久以后沿着器件移动，引起器件在使用期间失效。半导体制造的一个主要目标是减少与金属杂质和MIC的接触。
5.1.3 有机物杂质
（1）阐述：有机物沾污是指那些包含碳的物质，几乎总是同碳自身及氢结合在一起，有时也和其他元素结合在一起。有机物沾污的一些来源包括细菌，润滑剂，蒸汽，清洁剂，溶剂和潮气等。现在用于硅片加工的设备使用不需要润滑剂的组件来设计，例如，无油润油泵和轴承等。
（2）问题：在特定工艺条件下，微量有机物沾污能降低栅氧化层材料的致密性。工艺过程中有机材
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料给半导体表面带来的另一个问题是表面的清洗不彻底，这种情况使得如金属杂质之类的沾污在清洗之后仍完整保留在硅片表面。 5.1.4 自然氧化层
（1）阐述：如果曝露在室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被氧化。这一薄氧化层称为自然氧化层。硅片最初的自然氧化层生长始于潮湿。当硅片表面曝露在空气中时，一秒钟就有几十层水分子吸附在硅片上并渗透到硅表面，这引起硅表面甚至在室温下就发生氧化。天然氧化层的厚度随曝露时间的增长而增加。
（2）问题：自然氧化层将妨碍其他工艺步骤，如硅片上单晶薄膜生长和超薄栅氧化层的生长。自然氧化层亚包含了某些金属杂质，它们可以向硅中移动并形成电学缺陷。 另一个问题在于金属导体的接触区，接触使的互连线与半导体器件的源区及漏区保持电学连接。如果有自然氧化层存在，将增加接触电阻，减少甚至可能阻止电流通过（见图6.6）
5.1.5 静电释放
（1）阐述：静电释放（ESD）也是一种形式的沾污，因为它是静电荷从一个物体到另一个物体未经控制地转移，可能损坏芯片。ESD产生两种不同静电势的材料接触或摩擦。带过剩负电荷的原子被相邻的带正电荷的原子吸引。这种由吸引产生电流泄放电流可以高达几万伏。
（2）问题：尽管ESD发生时转移的静电总量通常很小（纳库伦级别），然而放电的能量积累在硅片的很小的一块区域内。发生在几个纳秒内的静电释放能产生超过1A的峰值电流，可以蒸发金属导体连线和穿透氧化层。放电可以称为栅氧化层击穿的诱因。ESD带来的另一个重大问题在于，一旦硅片表面有了电荷积累，它产生的电场就能吸引带电颗粒或极化并吸引中性颗粒到硅片表面（见图6.7）。电视屏幕能吸引灰尘就是一个例子。此外，颗粒越小，静电对他的吸引作用就越明显。随着器件的关键尺寸的缩小，ESD对更小颗粒的吸引变得重要起来，能产生致命缺陷。为减少颗粒沾污，硅片放电必须得到控制。
5.2 相应的清洗技术: 湿法清洗（占统治地位的硅片表面清洗方法）和干法清洗
湿法清洗归纳：
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