微电子加工工艺总结资料
微电子工艺课程总结

三、晶片加工(了解) • 切片、磨片、抛光
2021/3/11
第二章 掺杂技术(熟悉、掌握 )
• §1 扩散
一、 扩散原理(熟悉)
本质上:扩散是微观粒子做无规则热运动的统计结果。 方向上:高浓度向低浓度扩散。
1.菲克第一定律 J=-D·▽N
2021/3/11
2.扩散模型(掌握)
③表面浓度Ns--查图法(了解)
④次表面浓度和次表面薄层电阻(了解) ⑤击穿特性(了解) 三. 扩散方法(了解)
2021/3/11
§2-2 离子注入
• 特点(熟悉)
①注入温度低②掺杂数目完全受控③无污染④横向扩散 小⑤不受固溶度限制⑥注入深度随离子能量的增加而 增加
• 缺点: ①损伤(缺陷)较多:必须退火。 ②成本高
• 一、直拉法(CZ法)
• 二、悬浮区熔法(float-zone, FZ法)
• 三、水平区熔法(布里吉曼法) ---GaAs单晶
2021/3/11
§1.3 衬底制备
一、晶体定向(了解)
1.光图像定向法(表1.11) 2. X射线衍射法
二、晶面标识(熟悉)
1.主参考面(主定位面,主标志面) ①作为选定芯片图形与晶体取向关系的参考; ②作为硅片(晶锭)机械加工定位的参考面; ③作为硅片装架的接触位置,可减少硅片损耗; 2.次参考面(次定位面,次标志面)
• 结深
Xj
2
Detrfc1(NB) Ns
2021/3/11
2021/3/11
2.有限表面源扩散/恒定杂质总量 扩散(掌握)
• 定义(特点):在扩散过程中,杂质源限定于扩散前 淀积在晶片表面极薄层内的杂质总量Q,没有补充,也 不会减少。
微电子工艺技术复习要点

第四章晶圆制造1. CZ法提单晶旳工艺流程。
阐明CZ法和FZ法。
比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长措施旳优缺陷。
1、溶硅2、引晶3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。
CZ法:使用射频或电阻加热线圈,置于慢速转动旳石英坩埚内旳高纯度电子级硅在1415度融化。
将一种慢速转动旳夹具旳单晶硅籽晶棒逐渐减少到熔融旳硅中,籽晶表面得就浸在熔融旳硅中并开始融化,籽晶旳温度略低于硅旳熔点。
当系统稳定后,将籽晶缓慢拉出,同步熔融旳硅也被拉出。
使其沿着籽晶晶体旳方向凝固。
FZ法:即悬浮区融法。
将一条长度50-100cm 旳多晶硅棒垂直放在高温炉反应室,加热将多晶硅棒旳低端熔化,然后把籽晶溶入已经熔化旳区域。
熔体将通过熔融硅旳表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间,然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅旳上方部分多晶硅棒开始熔化。
此时靠近籽晶晶体一端旳熔融旳硅开始凝固,形成与籽晶相似旳晶体构造。
当加热线圈扫描整个多晶硅棒后,便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒CZ法长处:单晶直径大,成本低,可以很好控制电阻率径向均匀性。
缺陷:石英坩埚内壁被熔融旳硅侵蚀及石墨保温加热元件旳影响,易引入氧、碳杂质,不易生长高电阻率单晶FZ法长处:1、可反复生长,单晶纯度比CZ法高。
2、无需坩埚石墨托,污染少。
3、高纯度,高电阻率,低碳,低氧。
缺陷:直径不如CZ法,熔体与晶体界面复杂,很难得到无位错晶体,需要高纯度多晶硅棒作为原料,成本高。
MCZ:改善直拉法长处:较少温度波动,减轻溶硅与坩埚作用,减少了缺陷密度,氧含量,提高了电阻分布旳均匀性2.晶圆旳制造环节【填空】1、整形处理:去掉两端,检查电阻确定单晶硅抵达合适旳掺杂均匀度。
2、切片3、磨片和倒角4、刻蚀5、化学机械抛光3. 列出单晶硅最常使用旳两种晶向。
【填空】111.100.4. 阐明外延工艺旳目旳。
阐明外延硅淀积旳工艺流程。
在单晶硅旳衬底上生长一层薄旳单晶层。
5. 氢离子注入键合SOI晶圆旳措施1、对晶圆A清洗并生成一定厚度旳SO2层。
西工大微电子制造工艺概论总结详述

Si+3HCl→SiHCl3+H2
Si+2Cl2→SiCl4
*分解:氢气易于净化,且在硅中溶解度极低,因此,多用 H2 来还原 SiHCl3
和 SiCl4,还原得到的硅就是半导体纯度的多晶硅。
SiCl4+2H2→Si+4HCl
SiHCl3+H2→Si+3HCl
*电子级硅 EGS 杂质:碳-ppm(百万分之几);Ⅲ,Ⅴ族-ppb(十亿分之几)
悬浮区熔法与直拉法相比,去掉了坩埚,能拉制出高纯度、无氧高阻单晶,当 前 FZ 硅的电阻率可达 5000Ω·cm 以上。
3.直拉法(CZ 法)制备单晶硅的设备、原理
①设备:四部分组成: 炉体部分: 坩埚、水冷装置和拉杆等机械传动部分; 加热控温系统 :光学高温计、加热器、隔热装置等; 真空部分: 机械泵、扩散泵、真空计、进气阀等;
当温度高过某个值之后淀积速率就由表面反应控制转为气相质量输运控制也就是表面反应所需的反应剂数量高于到达表面的反应剂数量表面反应不再限制淀积速率这时淀积速率由反应及通过边界层输运到表面的速率所决定而ks值对温度不敏感
第 1 章 单晶硅特点
1.硅材料的优点:
①原料充分,占地壳 25%,沙子是硅在自然界中存在的主要形式; ②硅晶体表面易于生长稳定的氧化层,这对于保护硅表面器件或电路的结构、 性质很重要; ③密度只有 2.33g/cm3,是锗/砷化镓的 43.8%,用于航空、航天; ④热学特性好,线热膨胀系数小,2.5*10-6/℃ ,热导率高,1.50W/cm·℃, 芯片散热; ⑤单晶圆片的缺陷少,直径大,工艺性能好,目前 16 英寸; ⑥机械性能良好,MEMS。
②替位式杂质:主要是Ⅲ和Ⅴ族元素,具有电活性,在硅中有较高的固溶度。 以替位方式扩散为主,也存在间隙-替位式扩散,扩散速率慢,称为慢扩散杂质。
微电子工艺实践心得体会

随着科技的飞速发展,微电子技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。
作为一名微电子专业的学生,我有幸参与了微电子工艺的实践课程,通过这一过程,我对微电子工艺有了更深入的了解,也收获了宝贵的实践经验。
以下是我对微电子工艺实践的心得体会。
一、实践过程中的收获1. 理论与实践相结合在微电子工艺实践中,我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
虽然我在课堂上学习了大量的理论知识,但在实际操作中,我发现自己对一些概念的理解并不够深入。
通过实践,我能够将理论知识与实际操作相结合,从而更好地理解了微电子工艺的原理和流程。
2. 培养动手能力微电子工艺实践课程要求我们亲自操作各种设备,完成从设计到制作的整个过程。
在这个过程中,我的动手能力得到了极大的锻炼。
我学会了如何使用各种工具和设备,如何处理实验过程中遇到的问题,如何进行故障排除。
这些经验对我今后的学习和工作都具有重要意义。
3. 提高团队合作意识微电子工艺实践是一个团队合作的工程。
在实验过程中,我们需要分工合作,共同完成实验任务。
这使我认识到了团队合作的重要性。
在团队中,我学会了如何与他人沟通、协调,如何发挥自己的优势,同时也学会了尊重他人的意见和劳动成果。
4. 增强解决问题的能力在微电子工艺实践中,我们会遇到各种各样的问题。
这些问题有的来源于设备故障,有的来源于设计缺陷,还有的来源于操作失误。
面对这些问题,我们需要冷静分析,寻找解决问题的方法。
通过不断地实践,我的解决问题的能力得到了提高。
二、实践过程中的感悟1. 谦逊与严谨在微电子工艺实践中,我深刻体会到了谦逊与严谨的重要性。
微电子技术涉及众多领域,每一个环节都需要我们严谨对待。
同时,我们要保持谦逊的态度,向他人请教,不断学习,才能在微电子领域取得更好的成绩。
2. 持之以恒微电子工艺实践是一个长期的过程,需要我们持之以恒。
在实验过程中,我们会遇到各种困难,但只要我们坚持下去,就一定能够取得成功。
这种坚持不懈的精神对我今后的学习和工作都具有很大的启示作用。
微电子制造工艺流程解析

微电子制造工艺流程解析微电子制造工艺流程是指通过一系列的加工步骤,将原材料转化为微小电子器件的过程。
在这个过程中,需要经过晶圆制备、薄膜沉积、光刻、蚀刻、离子注入等关键步骤,以及其他一些辅助性的工艺步骤。
本文将对微电子制造工艺流程进行详细解析。
一、晶圆制备晶圆制备是微电子制造中的第一步,主要是通过硅材料生长来制备晶圆。
晶圆一般使用单晶硅材料,它具有良好的电性能和机械性能,适合作为微电子器件的基底。
在这一步骤中,需要对硅材料进行去杂、融化、再结晶、拉晶等加工过程,最终得到高质量的单晶硅晶圆。
二、薄膜沉积薄膜沉积是微电子制造中的重要步骤,通过在晶圆表面沉积薄膜来控制电子器件的性能和功能。
常用的薄膜沉积技术包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)等。
这些技术可以在晶圆表面沉积各种功能性薄膜,如硅氧化物、金属、半导体等。
三、光刻光刻是一种重要的微电子制造工艺,通过光照和显影的方式,在薄膜表面形成微细的图案。
这个图案将作为后续工艺步骤中蚀刻、离子注入等的参考依据。
光刻通常使用光刻胶来实现,根据需要选择合适的光源和掩膜,通过光刻曝光机进行精确的图案转移。
四、蚀刻蚀刻是一种去除不需要的材料的工艺步骤,通常将薄膜表面的某些区域通过化学或物理方式进行选择性地去除。
常见的蚀刻方式有湿蚀刻和干蚀刻两种。
湿蚀刻使用化学液体进行腐蚀,而干蚀刻则是利用等离子体来实现。
通过蚀刻,可以形成微细的结构,如通道、线路等。
五、离子注入离子注入是一种将外部离子引入器件材料中的工艺步骤。
通过加速器将离子加速到高速,并射入目标材料中,从而改变其电学或物理特性。
离子注入可以用于掺杂、形成pn结、获得特定的电子特性等。
具体的离子注入方式包括浸没注入、离子束注入等。
以上所述的晶圆制备、薄膜沉积、光刻、蚀刻和离子注入等工艺步骤只是微电子制造流程中的一部分,整个流程还包括清洗、测试、封装、探针测试等其他步骤。
每个步骤都需要精细的设备和技术支持,以确保最终制造出的微电子器件具有稳定的性能和可靠的品质。
微电子工艺要点

一、填空题晶圆制备1.用来做芯片的高纯硅被称为(半导体级硅),英文简称(GSG),有时也被称为(电子级硅)。
2.单晶硅生长常用(CZ法)和(区熔法)两种生长方式,生长后的单晶硅被称为(硅锭)。
3.晶圆的英文是(wafer),其常用的材料是(硅)和(锗)。
4.晶圆制备的九个工艺步骤分别是(单晶生长)、整型、(切片)、磨片倒角、刻蚀、(抛光)、清洗、检查和包装。
5.从半导体制造来讲,晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是(100)、(110)和(111)。
6.CZ直拉法生长单晶硅是把(融化了的半导体级硅液体)变为(有正确晶向)并且(被掺杂成p型或n型)的固体硅锭。
7.CZ直拉法的目的是(实现均匀参杂的同时并且复制籽晶的结构,得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中)。
影响CZ直拉法的两个主要参数是(拉伸速率)和(晶体旋转速率)。
8.晶圆制备中的整型处理包括(去掉两端)、(径向研磨)和(硅片定位边和定位槽)。
9.制备半导体级硅的过程:1(制备工业硅);2(生长硅单晶);3(提纯)。
氧化10.二氧化硅按结构可分为(结晶型)和(非结晶型)或(不定型)。
11.热氧化工艺的基本设备有三种:(卧式炉)、(立式炉)和(快速热处理炉)。
12.根据氧化剂的不同,热氧化可分为(干氧氧化)、(湿氧氧化)和(水汽氧化)。
13.用于热工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分:(工艺腔)、(硅片传输系统)、气体分配系统、尾气系统和(温控系统)。
14.选择性氧化常见的有(局部氧化)和(浅槽隔离)15.列出热氧化物在硅片制造的4种用途:(参杂阻挡)、(表面钝化)、场氧化层和(金属层间介质)。
16.可在高温设备中进行的五种工艺分别是(氧化)、(扩散)、(淀积)、退火和合金。
17.硅片上的氧化物主要通过(热生长)和(淀积)的方法产生,由于硅片表面非常平整,使得产生的氧化物主要为层状结构,所以又称为(薄膜)。
18.热氧化的目标是按照(厚度)要求生长(无缺陷)、(均匀)的二氧化硅薄膜。
微电子加工技术综述

微电子加工技术综述随着现代科技的不断发展,微电子技术已经成为科技领域的一大热门。
微电子技术的发展,离不开微电子加工技术的推动。
微电子加工技术是指将微米级或亚微米级的几何尺寸结构制作到原始材料表面上的一种技术。
本文将介绍微电子加工技术的分类、制作基础、工艺流程、应用以及未来发展趋势等方面,为读者提供一份微电子加工技术的综述。
1.微电子加工技术分类微电子加工技术按照其制作方式不同,可以分为两类:半导体静电亲合力学加工技术和半导体离子束加工技术。
前者是利用电子束、阴离子、离子束等带电粒子实现微电子加工;后者是将高纯度的气体离子化并加速到固体表面,利用离子束撞击表面实现微电子加工。
2.微电子加工技术制作基础微电子加工技术的制作基础是半导体材料制作、光学、计算机、物理等多种学科的交叉。
现代微电子加工技术通常采用的是光刻、蚀刻、金属镀膜、掩膜制备、离子注入等技术。
其中,光刻是一种重要的微电子加工技术,它是以光为媒介,通过光刻机将掩膜上所定义的结构图案转移到硅片上形成图案的过程。
3.微电子加工技术流程微电子加工技术的流程包括掩膜制备、光刻、蚀刻、清洗、金属蒸发和拼接粘接等步骤。
其中,掩膜制备环节是制作微型元件的关键步骤之一。
光刻技术是由刻蚀液对光刻胶进行显影的过程,蚀刻是利用湿法或干法对表面进行腐蚀或飞溅的过程。
4.微电子技术应用微电子技术应用广泛,比如半导体芯片、计算机内存、迷你电子设备、LED等。
半导体芯片是微电子技术最重要的应用之一,其广泛应用在计算机、通讯、家电、汽车、医疗等领域。
计算机内存是应用微电子技术制造的持久性数据存储器,短时间能够存储或读取大量信息,是计算机发展的不可或缺的部分。
5.微电子加工技术的未来发展趋势未来几十年,微电子技术的发展趋势是小型化、高速化、集成化、个性化;微电子材料的发展趋势是高性能、低功耗、低损耗、低污染;微电子加工技术的发展趋势是多维度、多工艺、智能化。
另外,未来还将有更多应用涉笔,比如人工智能、云计算、物联网等,这些领域必将引领微电子技术的进一步发展。
微电子工作总结

微电子工作总结
近年来,微电子技术的发展日新月异,为我们的生活带来了巨大的改变。
作为微电子工程师,我们在这个领域中不断努力创新,不断追求技术的突破和进步。
在这篇文章中,我将对我所从事的微电子工作进行总结和回顾。
首先,我要感谢我的团队成员们,他们是我工作中最重要的合作伙伴。
我们一起克服了许多技术难题,共同努力推动了项目的进展。
在微电子工作中,团队合作是至关重要的,没有团队的支持和协作,很难取得成功。
其次,我要感谢科技的发展和进步,让我们有了更多的工具和技术手段来解决问题。
在微电子领域,新的材料、新的工艺、新的设备不断涌现,为我们的工作提供了更多的可能性。
我们不断学习和尝试新的技术,不断改进我们的工艺流程,以确保我们的产品能够达到更高的性能和可靠性。
另外,我也要感谢我们的客户和合作伙伴,他们的支持和信任让我们有了更多的机会去实践和验证我们的技术。
在微电子工作中,与客户和合作伙伴的沟通和合作非常重要,他们的反馈和建议让我们的产品更贴近市场需求,更好地满足客户的需求。
最后,我要感谢我的导师和领导,他们给予了我很多的指导和支持。
他们的经验和智慧让我在微电子工作中不断成长和进步,让我有了更多的机会去挑战自己,去尝试新的领域和新的技术。
总的来说,微电子工作是一项充满挑战和机遇的工作,我们需要不断学习和进步,不断创新和突破。
我相信,在不久的将来,微电子技术会给我们的生活带来更多的惊喜和改变。
让我们一起努力,为微电子技术的发展贡献自己的力量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1、分立器件和集成电路的区别分立元件:每个芯片只含有一个器件;集成电路:每个芯片含有多个元件。
2、平面工艺的特点平面工艺是由Hoerni于1960年提出的。
在这项技术中,整个半导体表面先形成一层氧化层,再借助平板印刷技术,通过刻蚀去除部分氧化层,从而形成一个窗口。
P-N结形成的方法:①合金结方法A、接触加热:将一个p型小球放在一个n型半导体上,加热到小球熔融。
B、冷却:p型小球以合金的形式掺入半导体底片,冷却后,小球下面形成一个再分布结晶区,这样就得到了一个pn结。
合金结的缺点:不能准确控制pn结的位置。
②生长结方法半导体单晶是由掺有某种杂质(例如P型)的半导体熔液中生长出来的。
生长结的缺点:不适宜大批量生产。
扩散结的形成方式与合金结相似点:表面表露在高浓度相反类型的杂质源之中与合金结区别点:不发生相变,杂质靠固态扩散进入半导体晶体内部扩散结的优点扩散结结深能够精确控制。
平面工艺制作二极管的基本流程:衬底制备——氧化——一次光刻(刻扩散窗口)——硼预沉积——硼再沉积——二次光刻(刻引线孔)——蒸铝——三次光刻(反刻铝电极)——P-N结特性测试3、微电子工艺的特点高技术含量设备先进、技术先进。
高精度光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级,制备的介质薄膜厚度也在纳米量级,而精度更在上述尺度之上。
超纯指工艺材料方面,如衬底材料Si、Ge单晶纯度达11个9。
超净环境、操作者、工艺三个方面的超净,如 VLSI在100级超净室10级超净台中制作。
大批量、低成本图形转移技术使之得以实现。
高温多数关键工艺是在高温下实现,如:热氧化、扩散、退火。
4、芯片制造的四个阶段固态器件的制造分为4个大的阶段(粗线条):①材料制备②晶体生长/晶圆准备③晶圆制造、芯片生成④封装晶圆制备:(1)获取多晶(2)晶体生长----制备出单晶,包含可以掺杂(元素掺杂和母金掺杂)(3)硅片制备----制备出空白硅片硅片制备工艺流程(从晶棒到空白硅片):晶体准备(直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查)→切片→研磨→化学机械抛光(CMP)→背处理→双面抛光→边缘倒角→抛光→检验→氧化或外延工艺→打包封装芯片制造的基础工艺增层——光刻——掺杂——热处理5、high-k技术High—K技术是在集成电路上使用高介电常数材料的技术,主要用于降低金属化物半导体(MOS)晶体管栅极泄漏电流的问题。
集成电路技术的发展是伴随着电路的元器件(如MOS晶体管)结构尺寸持续缩小实现的。
随着MOS晶体管结构尺寸的缩小,为了保持棚极对MOS晶体管沟道电流的调控能力,需要在尺寸缩小的同时维持栅极电容的容量,这通常需要通过减小棚极和沟道之间的绝缘介质层厚度来实现,但由此引起的棚极和沟道之间的漏电流问题越来越突出。
High—K技术便是解决这一问题的优选技术方案。
因为,MOS器件栅极电容类似于一个平板电容,由于MOS器件面积、绝缘介质层厚度和介电常数共同决定,因此MOS器件栅极电容在器件面积减小的前提下,采用了High—K材料后,可以在不减小介质层厚度(因此栅极泄漏电流而不增加)的前提下,实现维护栅极电容容量不减小的目标。
High—K材料技术已被英特尔和IBM应用到其新开发的45mm量产技术中。
目前业界常用的High—K材料主要是包括HfO2在内的Hf基介质材料。
6、拉单晶的过程装料——融化——种晶——引晶——放肩——等径——收尾——完成7、外延技术的特点和应用外延特点:生成的晶体结构良好掺入的杂质浓度易控制可形成接近突变pn结的特点外延分类:按工艺分类A 气相外延(VPE)利用硅的气态化合物或者液态化合物的蒸汽,在加热的硅衬底表面和氢发生反应或自身发生分解还原出硅。
B 液相外延(LPE)衬底在液相中,液相中析出的物质并以单晶形式淀积在衬底表面的过程。
此法广泛应用于III-V族化合半导体的生长。
原因是化合物在高温下易分解,液相外延可以在较低的温度下完成。
C 固相外延(SPE)D 分子束外延(MBE)在超高真空条件下,利用薄膜组分元素受热蒸发所形成的原子或分子束,以很高的速度直接射到衬底表面,并在其上形成外延层的技术。
特点:生长时衬底温度低,外延膜的组分、掺杂浓度以及分布可以实现原子级的精确控制。
按导电类型分类n型外延:n/n, n/p外延 p型外延:p/n, p/p外延按材料异同分类同质外延:外延层和衬底为同种材料,例如硅上外延硅。
异质外延:外延层和衬底为不同种材料,例如SOI((绝缘体上硅)是一种特殊的硅片,其结构的主要特点是在有源层和衬底层之间插入绝缘层———埋氧层来隔断有源层和衬底之间的电气连接 )按电阻率高低分类正外延:低阻衬底上外延高阻层n/n+反外延:高阻衬底上外延低阻层硅的气相外延的原理:在气相外延生长过程中,有两步:质量输运过程--反应剂输运到衬底表面表面反应过程--在衬底表面发生化学反应释放出硅原子掺杂有意掺杂:按器件对外延导电性和电阻率的要求,在外延的同时掺入适量的杂质,这称为有意掺杂。
自掺杂:衬底中的杂质因挥发等而进入气流,然后重新返回外延层。
杂质外扩散:重掺杂衬底中的杂质通过热扩散进入外延层。
外延的应用1、双极型电路:n/n+外延,在n型外延层上制作高频功率晶体管。
n/p外延:双极型传统工艺在p衬底上进行n型外延通过简单的p型杂质隔离扩散,实现双极型集成电路元器件的隔离。
2、MOS电路:外延膜的主要应用是作为双极型晶体管的集电极。
外延膜在MOS集成电路中的较新应用是利用重掺杂外延减小闩锁效应(寄生闸流管效应)。
8、分子束外延(MBE)的原理及其应用在超高真空下,热分子束由喷射炉喷出,射到衬底表面,外延生长出外延层。
9、二氧化硅膜的用途表面钝化:保护器件的表面及内部,禁锢污染物。
掺杂阻挡层:作为杂质扩散的掩蔽膜,杂质在二氧化硅中的运行速度低于在硅中的运行速度。
绝缘介质:IC器件的隔离和多层布线的电隔离,MOSFET的栅电极,MOS电容的绝缘介质。
10、二氧化硅膜的获得方法A:热氧化工艺B:化学气相淀积工艺C:溅射工艺D:阳极氧化工艺11、热氧化机制①线性阶段,②抛物线阶段(生长逐渐变慢,直至不可忍受)影响氧化速率的因素有:氧化剂、晶向、掺杂类型和浓度、氧化剂的分压。
热氧化生长方法:(1)干氧氧化:干燥氧气,不能有水分;随着氧化层的增厚,氧气扩散时间延长,生长速率减慢;适合较薄的氧化层的生长。
氧化剂扩散到SiO2/Si界面与硅反应。
(2)水汽氧化:气泡发生器或氢氧合成气源;原理:(3)湿氧氧化:湿氧氧化的各种性能都是介于干氧氧化和水汽氧化之间,其掩蔽能力和氧化质量都能够满足一般器件的要求。
(4)掺氯氧化:薄的MOS栅极氧化要求非常洁净的膜层,如果在氧化中加入氯,器件的性能和洁净度都会得到改善。
减弱二氧化硅中的移动离子(主要是钠离子)的沾污影响,固定Na+离子;减少硅表面及氧化层的结构缺陷12、SiO2/Si界面特性:热氧化薄膜是由硅表面生长得到的二氧化硅薄膜。
高温生长工艺将使SiO2/Si界面杂质发生再分布,与二氧化硅接触的硅界面的电学特性也将发生变化。
杂质再分布:有三个因素:①分凝效应②扩散速率③界面移动水汽氧化速率远大于干氧氧化速率,水汽氧化SiO2/Si界面杂质的再分布就远小于干氧氧化;湿氧氧化速率介于水汽、干氧之间,SiO2/Si界面杂质的再分布也介于水汽、干氧之间。
二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷,这种正电荷将引起SiO2/Si界面P-Si的反型层,以及MOS器件阈值电压不稳定等现象。
可动离子或可动电荷主要是Na+、K+、H+ 等,这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质,为快扩散杂质。
其中主要是Na+。
在人体与环境中大量存在Na+,热氧化时容易发生Na+沾污。
加强工艺卫生方可以避免Na+沾污;也可采用掺氯氧化,固定Na+离子。
固定离子或固定电荷主要是氧空位。
一般认为:固定电荷与界面一个很薄的(约30?)过渡区有关,过渡区有过剩的硅离子,过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开,但未与氧完全反应。
干氧氧化空位最少,水汽氧化氧空位最多。
热氧化时,首先采用干氧氧化方法可以减小这一现象。
氧化后,高温惰性气体中退火也能降低固定电荷。
13、氧化膜厚度的检测劈尖干涉和双光干涉:利用干涉条纹进行测量,因为要制造台阶,所以为破坏性测量。
比色法:以一定角度观察SiO2膜,SiO2膜呈现干涉色彩,颜色与厚度存在相应关系。
比色法方便迅速,但只是粗略估计。
椭圆仪法:入射的椭圆偏振光经氧化膜的多次反射和折射以后,得到了改变椭圆率的反射椭圆偏振光,其改变量和膜厚与折射率相关。
高频MOS结构C-V法:测量金属栅极的电容,利用公式测量氧化膜层的厚度。
14、化学气相沉积定义化学气相淀积(Chemical Vapor Deposition)是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积薄膜的工艺方法。
与之对应的是:PVD(蒸发和溅射),它主要应用于导体薄膜。
15、淀积技术包括哪两种?CVD和PVD16、LPCVD和APCVD的主要区别?LPCVD有何优势?APCVD:原料以气相方式被输送到反应器内,原料气体向衬底基片表面扩散,被基片吸附,由于基片的温度高或其它能量提供给原料气体,使其发生表面化学反应,生成物在基片表面形成薄膜,而生成物中的其它物质是气相物质,扩散到气相中被带走。
LPCVD:低压情况下,分子自由程较长,薄膜电极的均匀性较高。
LPCVD相对APCVD的特点:增加了真空系统,气压在1-10-2Torr之间;压下分子自由程长,可以竖放基片;热系统一般是电阻热壁式。
17、PECVD的机理?PECVD有何优势?优势:采用等离子体把电能耦合到气体中,促进化学反应进行,由此淀积薄膜;因此该法可以在较低温度下淀积薄膜。
PECVD常常是低温和低压的结合。
机理:反应器的射频功率使低压气体(真空度1-10Torr)产生非平衡辉光放电,雪崩电离激发出的高能电子通过碰撞激活气体形成等离子体。
衬底基片(具有一定温度,约300℃)吸附活泼的中性原子团与游离基即高能的等离子体发生化学反应,生成的薄膜物质被衬底吸附、重排进而形成淀积薄膜,衬底温度越高形成的薄膜质量越好。
18、多晶硅淀积和外延淀积的主要区别。
淀积多晶硅薄膜的方法:主要采用LPCVD的方法。
掺杂则采用:离子注入;化学气相淀积;扩散。
多晶硅的淀积和外延淀积的主要区别:硅烷的使用19、金属薄膜的用途?金属化的作用?(1)在微电子器件与电路中金属薄膜最重要的用途是作为内电极(MOS栅极和电容器极板)和各元件之间的电连接。
(2)在某些存储电路中作为熔断丝。
(3)用于晶圆的背面(通常是金),提高芯片和封装材料的黏合力。
金属化的作用:集成电路中金属化的作用是将有源器件按设计的要求连接起来,形成一个完整的电路与系统。