半导体工艺要点(精)
半导体工艺要点(精)

半导体⼯艺要点(精)半导体⼯艺要点1、什么是集成电路通过⼀系列特定的加⼯⼯艺,将晶体管、⼆极管等有源器件和电阻、电容等⽆源器件,按照⼀定的电路互连,“集成”在⼀块半导体单晶⽚(如硅或砷化镓)上,封装在⼀个外壳内,执⾏特定电路或系统功能2、集成电路设计与制造的主要流程框架设计-掩模板-芯⽚制造-芯⽚功能检测-封装-测试3、集成电路发展的特点特征尺⼨越来越⼩硅圆⽚尺⼨越来越⼤芯⽚集成度越来越⼤时钟速度越来越⾼电源电压/单位功耗越来越低布线层数/I/0引脚越来越多4、摩尔定律集成电路芯⽚的集成度每三年提⾼4倍,⽽加⼯特征尺⼨(多晶硅栅长)倍,这就是摩尔定5、集成电路分类6、半导体公司中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)上海华虹(集团)有限公司上海先进半导体制造有限公司台积电(上海)有限公司上海宏⼒半导体制造有限公司TI 美国德州仪器7、直拉法⽣长单晶硅直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内,引⼊籽晶作为⾮均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的⽅向长⼤。
1.籽晶熔接: 加⼤加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发⼀定时间后,将籽晶下降与液⾯接近,使籽晶预热⼏分钟,俗称“烤晶”,以除去表⾯挥发性杂质同时可减少热冲击2.引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。
此时要控制好温度,当籽晶与熔体液⾯接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这⼀步骤叫“引晶”,⼜称“下种”。
“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提⾼拉速,拉⼀段直径⽐籽晶细的部分。
其⽬的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。
颈⼀般要长于20mm3.放肩:缩颈⼯艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长⼤到所需的直径为⽌。
这称为“放肩”。
在放肩时可判别晶体是否是单晶,否则要将其熔掉重新引晶。
单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别,<111>⽅向应有对称三条棱,<100>⽅向有对称的四条棱。
半导体工艺要点(精)

半导体工艺要点1、什么是集成电路通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能2、集成电路设计与制造的主要流程框架设计-掩模板-芯片制造-芯片功能检测-封装-测试3、集成电路发展的特点特征尺寸越来越小硅圆片尺寸越来越大芯片集成度越来越大时钟速度越来越高电源电压/单位功耗越来越低布线层数/I/0引脚越来越多4、摩尔定律集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸(多晶硅栅长)倍,这就是摩尔定5、集成电路分类6、半导体公司中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)上海华虹(集团)有限公司上海先进半导体制造有限公司台积电(上海)有限公司上海宏力半导体制造有限公司TI 美国德州仪器7、直拉法生长单晶硅直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。
1.籽晶熔接: 加大加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发一定时间后,将籽晶下降与液面接近,使籽晶预热几分钟,俗称“烤晶”,以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击2.引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。
此时要控制好温度,当籽晶与熔体液面接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这一步骤叫“引晶”,又称“下种”。
“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提高拉速,拉一段直径比籽晶细的部分。
其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。
颈一般要长于20mm3.放肩:缩颈工艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长大到所需的直径为止。
这称为“放肩”。
在放肩时可判别晶体是否是单晶,否则要将其熔掉重新引晶。
单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别,<111>方向应有对称三条棱,<100>方向有对称的四条棱。
半导体工艺(精)

半导体的生产工艺流程--------------------------------------------------------------------------------一、洁净室一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常环境的微尘颗粒为大。
但进入半导体组件或微细加工的世界,空间单位都是以微米计算,因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上,便有可能影响到其上精密导线布局的样式,造成电性短路或断路的严重后果。
为此,所有半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这就是洁净室的来由。
洁净室的洁净等级,有一公认的标准,以class 10为例,意谓在单位立方英呎的洁净室空间内,平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。
所以class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越昂贵。
为营造洁净室的环境,有专业的建造厂家,及其相关的技术与使用管理办法如下:1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进。
所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。
2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。
换言之,鼓风机加压多久,冷气空调也开多久。
3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。
4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。
5、所有人事物进出,都必须经过空气吹浴(air shower) 的程序,将表面粉尘先行去除。
6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航天员一样。
) 当然,化妆是在禁绝之内,铅笔等也禁止使用。
7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水(DI water, de-ionized water)。
半导体-硅片生产工艺流程及工艺注意要点

半导体-硅片生产工艺流程及工艺注意要点一、引言半导体产业是当今高科技产业中不可或缺的一环,而硅片作为半导体制造的重要材料之一,其生产工艺流程及注意要点显得尤为重要。
本文将就半导体-硅片的生产工艺流程及工艺注意要点进行详细介绍。
二、硅片生产工艺流程硅片生产工艺流程可以分为几个主要步骤,包括原料准备、单晶硅生长、硅片切割、晶圆清洗等过程。
1.原料准备原料准备是硅片生产的第一步,通常以硅粉为主要原料。
硅粉需经过精细处理,确保其纯度和质量达到要求。
2.单晶硅生长单晶硅生长是硅片生产的核心环节,通过气相、液相或固相生长方法,使硅原料逐渐形成完整的单晶结构。
3.硅片切割硅片切割是将单晶硅切割为薄片的过程,以便后续的加工和制作。
切割精度和表面光滑度直接影响硅片的质量。
4.晶圆清洗晶圆清洗是为了去除硅片表面的杂质和污染物,保持硅片表面的洁净度,以确保后续工艺的顺利进行。
三、工艺注意要点在硅片生产过程中,有一些注意要点需要特别重视,以确保硅片的质量和性能。
1.纯度控制硅片的制备要求非常高,必须保证硅原料的纯度达到一定标准,以避免杂质对硅片性能的影响。
2.工艺参数控制在硅片生产过程中,各个工艺环节的参数控制十分关键,包括温度、压力、时间等因素,要严格控制以保证硅片的质量稳定性。
3.设备保养硅片生产设备的保养和维护也是非常重要的一环,保持设备的稳定性和运行效率,可以有效提高硅片生产效率和质量。
4.环境监控硅片生产场所的环境条件也需要严格监控,包括温度、湿度、洁净度等因素,以确保硅片生产过程的正常进行。
四、结论通过本文对半导体-硅片生产工艺流程及工艺要点的介绍,我们可以看到硅片生产是一个复杂而又精细的过程,需要严格控制各个环节的参数和质量要求。
只有做好每一个细节,才能确保硅片的质量和稳定性,为半导体产业的发展做出贡献。
因此,加强对硅片生产工艺流程及工艺要点的研究与总结,提高技术水平和生产水平,对于我国半导体产业的发展具有重要的意义。
半导体-硅片生产工艺流程及工艺注意要点

硅片生产工艺流程及注意要点简介硅片的准备过程从硅单晶棒开始,到清洁的抛光片结束,以能够在绝好的环境中使用。
期间,从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤.除了有许多工艺步骤之外,整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。
硅片的加工从一相对较脏的环境开始,最终在10级净空房内完成。
工艺过程综述硅片加工过程包括许多步骤。
所有的步骤概括为三个主要种类:能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能;能减少不期望的表面损伤的数量;或能消除表面沾污和颗粒。
硅片加工的主要的步骤如表1。
1的典型流程所示。
工艺步骤的顺序是很重要的,因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。
在以下的章节中,每一步骤都会得到详细介绍。
表1。
1 硅片加工过程步骤1.切片2.激光标识3.倒角4.磨片5.腐蚀6.背损伤7.边缘镜面抛光8.预热清洗9.抵抗稳定——退火10.背封11.粘片12.抛光13.检查前清洗14.外观检查15.金属清洗16.擦片17.激光检查18.包装/货运切片(class 500k)硅片加工的介绍中,从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片.这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗,也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。
为了尽量得到最好的硅片,硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。
切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备.切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。
这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小,对硅片的损伤也最小,并且允许硅片的翘曲也是最小。
切片是一个相对较脏的过程,可以描述为一个研磨的过程,这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤.硅片切割完成后,所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。
在这清除和清洗过程中,很重要的一点就是保持硅片的顺序,因为这时它们还没有被标识区分。
激光标识(Class 500k)在晶棒被切割成一片片硅片之后,硅片会被用激光刻上标识。
半导体工艺(自己总结)

半导体工艺(自己总结)只是想多了解下工艺,因为自己不是学这个的,要补课啊 .... 是不是可以这么理解:oxide:SiO2在LOCOS和STI形成时都被用来当作nitride的衬垫层,如果没有这个SiO2衬垫层作为缓冲之用,LPCVD nitride的高张力会导致wafer产生裂缝甚至破裂,同时也作为NITRIDE ETCH时的STOP LAYERoxide:Sacrificial Oxide在gate oxidation之前移除wafer表面的损伤和缺陷,有助于产生一个零缺陷的wafer 表面以生成高品质的gate oxide;经过HDP后Pad Oxide结构已经被破坏了,可能无法阻挡后面Implant的离子。
所以生长一层Sac Oxide,作为在后面Implant时对Device的保护。
含硼及磷的硅化物 BPSG乃介于Poly之上、Metal之下,可做为上下两层绝缘之用,加硼、磷主要目的在使回流后的Step较平缓,以防止Metal line溅镀上去后,造成断线氧化层-氮化层-氧化层半导体组件,常以ONO三层结构做为介电质,以储存电荷,使得资料得以在此存取。
在此氧化层 - 氮化层–氧化层三层结构,其中氧化层与基晶的结合较氮化层好,而氮化层居中,则可阻挡缺陷的延展,故此三层结构可互补所缺.Oxide RIE Etch:猜想应当是氧化物隔离的反应离子刻蚀反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。
通过物理溅射实现纵向刻蚀,同时应用化学反应来达到所要求的选择比,从而很好地控制了保真度。
刻蚀气体在高频电场作用下产生辉光放电,使气体分子或原子发生电离,形成“等离子体”。
在等离子体中,包含有正离子、游离基和自电子。
游离基在化学上是很活波的,它与被刻蚀的材料发生化学反应,生成能够气流带走的挥发性化合物,从而实现化学刻蚀。
6:IMD Inter-Metal-Dielectric 金属绝缘层...(汗...........)7:SOG spin-on glass 旋涂玻璃用于平坦化.SOD是SPIN-ON DOPANTS自旋转掺杂剂,具体作用不甚清楚了....至于N-DEPL我怀疑是否是N耗尽区的意思,但是不是很清楚CMOS工艺中是如何实现这样的一个层次的,它是环绕DIFF区域的一个可选层.莫非是反型的隔离外延:外延生长之所以重要,在于外延层中的杂质浓度可以方便的通过控制反应气流中的杂质含量加以调节,而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。
半导体工艺要点

半导体工艺要点半导体工艺是指将半导体材料加工成电子器件的过程。
半导体工艺的要点主要包括材料选择、晶体生长、制备芯片、刻蚀、镀膜、退火、测试等。
首先,材料选择是半导体工艺的首要要点。
半导体材料主要包括硅、镓、砷和磷等。
在选择材料时,需要考虑材料的电子性能、热传导性能、机械强度等因素。
同时,还需要考虑材料的成本、供应稳定性以及制备工艺的适用性。
其次,晶体生长是半导体工艺的核心步骤之一、晶体生长是指将纯度高的半导体材料通过化学蒸发、溶液淬冷或分子束外延等方法,使其逐渐形成大块晶体。
晶体生长的质量对最终器件性能有很大影响,因此需要控制生长过程中的温度、压力、供气速率等参数。
制备芯片是半导体工艺的关键步骤之一、芯片制备包括晶圆制备、刻蚀、镀膜和退火等步骤。
晶圆制备是将大块晶体切割成薄片,并将其进行多道研磨和抛光,以获得光滑的表面。
刻蚀是通过化学反应或物理方法将芯片上的无关部分去除,形成所需的微细结构。
镀膜是在芯片表面形成一层保护层,以减少杂质和氧化物的影响。
退火是通过加热芯片,使其内部结构恢复稳定,提高电子迁移率和晶粒大小。
半导体工艺中还需要注意的要点是测试和质量控制。
半导体器件通常需要经过多道测试,以确保其性能符合规格要求。
测试包括电性测试、光学测试和可靠性测试等。
同时,在整个工艺过程中,需要建立严格的质量控制体系,确保每个步骤的工艺参数和材料质量都符合标准要求。
只有保持良好的质量控制,才能保证最终的器件性能和可靠性。
总的来说,半导体工艺要点包括材料选择、晶体生长、制备芯片、刻蚀、镀膜、退火、测试和质量控制等。
这些要点需要在整个工艺过程中得到严格控制和实施,以确保最终的器件性能和可靠性。
随着半导体技术的不断发展,半导体工艺也在不断创新和改进,以满足不断提高的性能要求和市场需求。
{生产工艺流程}半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点

{生产工艺流程}半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点半导体硅片生产工艺是制造半导体器件的关键步骤之一、下面是具体的半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点:1.硅原材料准备:选择高纯度的硅块或硅片作为原料,去除杂质,进行融化和析出纯净硅。
2.半导体晶圆生长:将纯净硅液体预浇铸,通过升温和降温控制,使其在晶体棒内逐渐生长。
3.硅薄片切割:将生长出来的硅单晶棒切割成薄片,通常为0.3~0.7毫米。
4.清洗与退火:将切割出来的硅片进行清洗去除表面杂质,并通过高温退火处理提高晶格结构的完整性。
5.硅片抛光:使用机械或化学机械方法对硅片表面进行抛光,使其表面更加光滑。
6.光刻:将硅片涂上感光剂,并通过曝光、显影等步骤,将期望的结构图案转移到硅片表面,形成光刻图形。
7.侵蚀与沉积:使用化学腐蚀液体对未被光刻图案保护的硅片进行侵蚀,去除不需要的硅材料;同时使用化学气相沉积方法向图案区域沉积材料,形成所需的薄膜。
8.金属化:在硅片表面涂上金属材料,并通过电镀或蒸镀方法,形成导电层或接触层。
9.接触敏化与刻蚀:进行接触敏化处理,将金属化层覆盖的区域暴露出来,并进行刻蚀,以达到电极与器件区域的电气连接。
10.封装:将硅片进行切割、测试、打包等步骤,以便于使用和保护。
在半导体硅片生产工艺中,需要注意以下几个要点:1.纯度控制:硅原材料要选择高纯度的硅块或硅片,以避免杂质对器件产生不良影响。
2.温度控制:硅单晶生长和退火过程中,需要控制好温度,以确保晶格结构稳定和完整。
3.抛光质量:硅片表面抛光要充分平整,光滑度要符合制程要求,避免表面缺陷。
4.光刻精度:光刻过程中,需要控制好曝光和显影的参数,避免图案的失真和误差。
5.化学腐蚀和沉积:侵蚀和沉积过程中,需要注意腐蚀剂和沉积气体的选择和浓度控制,以确保图案的准确与均匀。
6.金属化质量:金属化过程中,需要控制好金属薄膜的厚度和均匀度,以确保良好的电气连接和导电性能。
总之,半导体硅片生产工艺是一个非常精细和复杂的过程,需要严格控制每个步骤的参数和质量要求,以保证半导体器件的制造质量和性能。
- 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)。
半导体工艺要点1、什么是集成电路通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能2、集成电路设计与制造的主要流程框架设计-掩模板-芯片制造-芯片功能检测-封装-测试3、集成电路发展的特点特征尺寸越来越小硅圆片尺寸越来越大芯片集成度越来越大时钟速度越来越高电源电压/单位功耗越来越低布线层数/I/0引脚越来越多4、摩尔定律集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸(多晶硅栅长)倍,这就是摩尔定5、集成电路分类6、半导体公司中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)上海华虹(集团)有限公司上海先进半导体制造有限公司台积电(上海)有限公司上海宏力半导体制造有限公司TI 美国德州仪器7、直拉法生长单晶硅直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。
1.籽晶熔接: 加大加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发一定时间后,将籽晶下降与液面接近,使籽晶预热几分钟,俗称“烤晶”,以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击2.引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。
此时要控制好温度,当籽晶与熔体液面接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这一步骤叫“引晶”,又称“下种”。
“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提高拉速,拉一段直径比籽晶细的部分。
其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。
颈一般要长于20mm3.放肩:缩颈工艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长大到所需的直径为止。
这称为“放肩”。
在放肩时可判别晶体是否是单晶,否则要将其熔掉重新引晶。
单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别,<111>方向应有对称三条棱,<100>方向有对称的四条棱。
4.等径生长:当晶体直径到达所需尺寸后,提高拉速,使晶体直径不再增大,称为收肩。
收肩后保持晶体直径不变,就是等径生长。
此时要严格控制温度和拉速不变。
5.收晶:晶体生长所需长度后,拉速不变,升高熔体温度或熔体温度不变,加快拉速,使晶体脱离熔体液面。
8、直拉法的两个主要参数:拉伸速率,晶体旋转速率悬浮区熔法倒角是使晶圆边缘圆滑的机械工艺9、外延层的作用EpitaxyPurpose1、Barrier layer for bipolar transistor2、Reduce collector resistance while keep high breakdown voltage.3、Improve device performance for CMOS and DRAM because much lower oxygen,4、carbon concentration than the wafer crystalEpitaxy application,bipolar transistorEpitaxy application, CMOS10、气相外延(CVD):在气相状态下,将半导体材料淀积在单晶片上,使它沿着单晶片的结晶轴方向生长出一层厚度和电阻率合乎要求的单晶层,这一工艺称为气相外延液相外延(LCD)是将溶质放入溶剂,并在一定温度下成为均匀溶液,然后使溶液在衬底上逐渐冷却,当超过饱和点后,便有固体析出,而进行晶体生长。
以GaAs为例,是以Ga为溶剂,As为溶质溶解成溶液,布在衬底上,使之缓慢冷却,当溶液超过饱和点时,衬底上便析出GaAs而生成晶体。
金属有机物气相沉积(MOCVD):采用Ⅱ族,Ⅲ族元素的有机化合物和Ⅴ族,Ⅵ族元素的氢化物作为晶体生长的源材料,以热分解的方式在衬底上进行外延生长的方法分子束外延(MBE):在超高真空条件下,用分子束输运生长源进行外延生长的方法化学束外延(CBE): 用气态源进行MBE生长的方法蒸发(evaporation):在真空中,通过加热使金属、合金或化合物蒸发,然后凝结在器件表面上的方法溅射(Sputtering):利用高速正离子轰击靶材(阴极),使靶材表面原子以一定能量逸出,然后在器件表面沉积的过硅外延生长1.外延不同的分类方法以及每种分类所包括的种类按外延层性质:同质外延,异质外延按电阻率:正外延,反外延按生长方法:直接外延,间接外延按相变过程:气相,液相,固相外延2.硅气相外延分类,硅气相外延原料SiH4, SiH2CL2,(直接分解)SiHCL3,SiCL4,H2(氢还原法)3.用SiCL4外延硅的原理以及影响硅外延生长的因素以及优点基本原理:SiCL4+2H2===Si+4HCLSiCL4浓度,温度,气流速度,衬底晶向在电阻率极低的衬底上生长一层高电阻率外延层,器件制做在外延层上,高电阻的外延层保证管子有高的击穿电压,低电阻率的衬底又降低了基片的电阻,降低了饱和压降,4.硅的异质外延有哪两种在蓝宝石,尖晶石衬底上的SOS(Silicon On Sapphire, Silicon On Spinel)外延生长在绝缘衬底上进行的SOI(Silicon On Insulator)外延生长5.什么是同质外延,异质外延,直接外延,间接外延同质外延;衬底与外延层是同种材料异质外延;衬底与外延层是不同材料直接外延;用物理方法(加热,电场,离子轰击)将生长材料沉淀到衬底表面间接外延;用化学反应在衬底上沉淀外延层6.什么是自掺杂?外掺杂?抑制自掺杂的途径有哪些自掺杂:在外延生长过程中,衬底中的杂质进入气相中,再次掺入外延层的现象外掺杂:杂质不是来源于衬底,由人为控制的掺杂方式途径;减少杂质从衬底溢出采用减压生长技术外延的定义Sio2做掩埋层的原因,杂质在sio2中扩散速率远远小于在si中的扩散速率液相外延是将溶质放入溶剂,并在一定温度下成为均匀溶液,然后使溶液在衬底上逐渐冷却,当超过饱和点后,便有固体析出,而进行晶体生长。
以GaAs为例,是以Ga为溶剂,As 为溶质溶解成溶液,布在衬底上,使之缓慢冷却,当溶液超过饱和点时,衬底上便析出GaAs而生成晶体。
介电强度衡量材料耐压能力大小的,单位是V/cm,表示单位厚度的SiO2所能承受的最大击穿电压介电常数,高K,低K高K:MOS器件中电介质要求具有较大的介电常数,栅氧化层电容要大,1、减小电容器的体积和重量2、增大电荷容量提高电学性能低K:器件和衬底间的寄生电容要小SiO2在集成电路制造中的用途1.扩散,离子注入的(有时与光刻胶、Si3N4层一起使用) 掩蔽层(阻挡,屏蔽层不准确)2.器件表面保护和钝化层3.MOS器件的组成部分--栅介质4.电容介质5.器件隔离用的绝缘层6.多层布线间的绝缘层Gate oxide and capacitor dielectric in MOS devicesIsolation of individual devices (STI)Masking against implantation and diffusionPassivation of silicon surface集成电路的隔离有PN结隔离和介质隔离两种,SiO2用于介质隔离.,漏电流小,岛与岛之间的隔离电压大,寄生电容小STI(Shallow Trench Isolation)热氧化分为干氧氧化、湿氧氧化、水气氧化以及掺氯氧化、氢氧合成等热氧化化学反应虽然非常简单,但氧化机理并非如此,因为一旦在硅表面有二氧化硅生成,它将阻挡O原子与Si原子直接接触,所以其后的继续氧化是O原子通过扩散穿过已生成的二氧化硅层,向Si一侧运动到达界面进行反应而增厚的通过一定的理论分析可知,在初始阶段氧化层厚度(X)与时间(t)是线性关系,而后变成抛物线关系。
通常来说,小于1000埃的氧化受控于线性机理。
这是大多数MOS栅极氧化的范围。
无论是干氧或者湿氧工艺,二氧化硅的生长都要消耗硅,如图所示。
硅消耗的厚度占氧化总厚度的0.44,这就意味着每生长1µm的氧化物,就有0.44µm的硅消耗(干、湿氧化略有差别)。
(a)氧化前的硅片(b) 氧化后的硅片快速退火技术(RTP技术) Rapid Thermal Processing优点:1.杂质浓度不变,并100%激活.2.残留晶格缺陷少,均匀性和重复性好.3.加工效率高,可达200~300片/h.4.设备简单,成本低.5.温度较高(1200℃),升温速度较快(75~200 ℃/sec)6.掺杂物的扩散最小化快速加热工艺主要是用在离子注入后的退火,目的是消除由于注入带来的晶格损伤和缺陷目前的栅氧化层厚度大概在3nm左右退火(Annealing)实际上这个工艺主要是针对离子注入的原理:利用热能(Thermal Energy),将物体内产生内应力的一些缺陷加以消除。
所施加的能量将增加晶格原子及缺陷在物体内的振动及扩散,使得原子的排列得以重整离子注入过程是一个非平衡过程,高能离子进入靶后不断与原子核及其核外电子碰撞,逐步损失能量,最后停下来。
停下来的位置是随机的,一部分不在晶格上,因而没有电活性,需要退火激活不在晶格位置而在晶格间隙的杂质离子;同时修复晶格注入损伤主要的退火制程有:1.后离子注入(Post Ion Implantation);2.金属硅化物(Silicide)的退火。
主要硅化金属材料有:WSix, TiSi2(用于Salicide制程), MoSi2, CoSi2等。
退火后,金属硅化物电阻率可降到只有原来的10%。
3.BPSG——硼磷硅玻璃(Boro phospho silicate Glass)二氧化硅原有的有序网络结构由于硼磷杂质(B2O3,P2O5)的加入而变得疏松,在高温条件下某种程度上具有像液体一样的流动能力(Reflow)。
因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力,并且能够提高整个硅片表面的平坦化,从而为光刻及后道工艺提供更大的工艺范围4.SOG(Spin-On Glass)旋涂式玻璃1.局部氧化隔离法隔离(LOCOS----local oxidation of silicon)传统的0.25µm工艺以上的器件隔离方法是硅的局部氧化。
它利用了氧在Si3N4中扩散非常缓慢的性质,从而使得被氮化硅覆盖的硅层在氧化过程中极难生成氧化物。
氮化硅将作为氧化物阻挡层保持不变杂质在氮化硅中的扩散系数小于在二氧化硅中的衬垫氧化层的作用1缓冲氮化硅的高应力张力2预防应力产生硅的缺陷鸟嘴效应对工艺的影响1二氧化硅内部的横向扩散引起的2在氮化硅层下生长3鸟嘴”区属于无用的过渡区,既不能作为隔离区,也不能作为器件区,浪费许多硅表面区域,这对提高集成电路中的集成度极其不利4局域氧化层的高度对后道工艺中的平坦化也不利,影响光刻制程和薄膜沉积抑制鸟嘴效应,最普遍的方法就是多晶硅缓冲PBL(poly buffered LOCOS)制程。