電學半導體制程及原理-文庫吧
2025-06-01 15:39 本頁面
【正文】 ，本身表面涂有2μm厚的AI2O3，與甘油混合溶液保護之，晶圓的表面及角落的污損區(qū)域則藉化學蝕刻去除。為制成不同的元件及集成電路，在芯片長上不同的薄層，這些薄層可分為四類:熱氧化物，介質層，硅晶聚合物及金屬層。熱氧化物中重要的薄層有閘極氧化層(gate oxide。與場氧化層(field oxide)，此二層均由熱氧化程序制造。以下二化學反應式描述硅在氧或水蒸氣中的熱氧化：Si(固體) + O2(氣體) →SiO2(固體)Si(固體) + 2H2O(氣體) →SiO2(固體) + 2H2(氣體)現(xiàn)代集成電路程序中，以氯介入氧化劑來改善氧化層的質量及SiSiO2，接合面的性質。氯包含在氯氣、氯化氫HCl或二氯乙烷中，其將SiSiO2，接合面的雜質反應成揮發(fā)性氯化物，多余的氯會增加介質的崩潰強度，減低接合面缺陷密度。介電質附著層主要用來隔離及保護不同種類元件及集成電路。三種常用的附著方法是:大氣壓下化學蒸氣附著(CVD)，低壓化學蒸氣附著(LPCVD)及電漿化學蒸氣附著(PCVD，或電漿附著)?；瘜W蒸氣附著生成約二氧化硅并不取代熱生長的氧化層，因為后者具有較佳的電子性質。二氧化硅層可使用不同的附著方法，其中低溫附著(300~500℃)之氧化層由硅烷、雜質及氧氣形成。植入磷之二氧化硅的化學反應為SiH4+O2→SiO2+2H24PH3+5O2→2P2O5+6H2于中等溫度(500~800℃)的附著，二氧化硅由四乙經基硅，Si(OC2H5)4，在LPCVD反應器中分解形成。其分解反應為：Si(OC2H5)4→SiO2+副產物高溫附著(900℃)，二氧化硅由二氯硅烷(SiCl2H2)與笑氣(N2O)在低壓下形成：SiCl2H2+2N2O→SiO+2N2+2HCI氮化硅層可用作保護元件，方可作為硅氧化作用時的遮蔽層，覆蓋不欲氧化的硅晶部分，氮化硅的附著是在中等溫度(750℃)LPCVD程序或低溫(300℃)電漿CVD程序中形成。LPCVD程序中，二氯硅烷與氨在減壓下，700~800℃間，反應生成氮化硅附著，反應式為：SiCl2H2+4NH3→Si3N4+6HCl+6H2電漿PCVD程序中，氮化硅由硅烷與氨在氫電槳中反應或是硅烷在放電氮氣中生成，反應式如下：SiH4+NH3→SiNH+3H22SiH4+H2→2SiNH十3H2硅晶聚合物，或稱聚合硅，在Metal Oxide Semiconductor(MOS)元件中用作閘極接線材料。多層金屬處理中當作導電材料。低能階接面元件中為接觸材料。方可作為擴散來源，生成低能階接面及硅晶體的歐姆接觸。其他用途包括電容及高電阻的制作。低壓反應器在600~650℃間操作，將硅烷熱解生成硅聚合體，反應式如下：SiH4→Si+2H2金屬層如鋁及硅化物用來形成低電阻連接N+、P+及硅聚合物層的金屬接觸，及整流作用的金屬一半導體能障。金屬處理包含內部聯(lián)線、歐姆接觸及整流金屬二半導體接觸等金屬層的形成。金屬層可用不同方法鍍上，最重要的方法為物理蒸氣附著及化學蒸氣附著，鋁與其合金以及硅化金屬為兩種最重要的金屬。在金屬處理中，化學蒸氣附著(CVD)提供相當優(yōu)良的同型階梯涵蓋層，且一次可制成大量晶圓。最新的集成電路cVD金屬附著是應用于難熔金屬的附著。以鎢為例其熱解及還原的化學反應式：WF6→W+3F2WF6+3H2→W+6HF其他金屬如鉬(MO)，鉭(Ta)，及鈦(Ti)都可應用于集成電路。這些金屬的附著皆是在LPCVD反應器中進行下列氫還原反應:2MCl5+5H2→2M+10HClM代表金屬Mo,Ta,Ti。鋁附著亦可使用有機金屬，如三異丁烷鋁:2{(CH3)2CHCH2}3Al→2Al+3H2+副產物集成電路金屬處理量最大的是鋁及其合金，因為兩者具備低電阻系數(shù)(，)，符合低電阻的要求。硅化物如TiSi2及TaSi2，其低電阻系數(shù)(≦50μΩcm)，且在整個集成電路程序中不失原有性質，表列出不同硅化物的電阻系數(shù)。 硅化物電阻系數(shù)(300176。K)硅化物來源燒結溫度(。c)電阻系數(shù)(μΩcm)CoSil2硅聚合體金屬附著共濺射合金900900182025HfSi2硅聚合體金屬附著90045~50MoSi2共濺射合金I000100NiSi2硅聚合體金屬附著共淺射合金9009005050~60Pd2Si硅聚合體金屬附著40030~50PtSi硅聚合體金屬附著600~80028~35TaSi2硅聚合體金屬附著共濺射合金1000100035~4550~55TiSi2硅聚合體金屏附著共濺射合金90090013~1625Wsi2共濺射合金I00070ZrSi2硅聚合體金屬附著90035~40擴散與離子植入擴散及離子植入是用來控制半導體中雜質量的關鍵程序。擴散方法是使用植入雜質或雜質的氧化物作氣相附著，將雜質原子植入半導體晶圓的表面附近區(qū)域。雜質濃度由表面成單調遞減，雜質的分布固形取決于溫度及擴散時間。離子植入程序中，雜質是以高能呈離子束植入半導體中。植入雜質的濃度在半導體內存在一高峰，雜質的分
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