續(xù)表面鈍化ppt課件(已修改)
2025-05-15 05:35 本頁面
【正文】 第九章續(xù) 表面鈍化 西南科技大學理學院 . 15 167。 概述 一 、 鈍化膜及介質膜的重要性和作用 改善半導體器件和集成電路參數 增強器件的穩(wěn)定性和可靠性 二次鈍化可強化器件的密封性 ， 屏蔽外界雜質 、 離子電荷 、水汽等對器件的有害影響 。 提高器件的封裝成品率 鈍化層為劃片 、 裝架 、 鍵合等后道工藝處理提供表面的機械保護 。 其它作用 鈍化膜及介質膜還可兼作表面及多層布線的絕緣層。 二 、 對鈍化膜及介質膜性質的一般要求 電氣性能要求 （ 1） 絕緣性能好 。 介電強度應大于 5MV/cm； （ 2） 介電常數小 。 除了作 MOS電容等電容介質外 ， 介電常數愈小 ， 容性負載則愈小 。 （ 3） 能滲透氫 。 器件制作過程中 ， 硅表面易產生界面態(tài) ，經 H2 退火處理可消除 。 （ 4） 離子可控 。 在做柵介質時 ， 希望能對正電荷或負電荷進行有效控制 ， 以便制作耗盡型或增強型器件 。 （ 5）良好的抗輻射。防止或盡量減小輻射后氧化物電荷或表面能態(tài)的產生，提高器件的穩(wěn)定性和抗干擾能力。 對材料物理性質的要求 （ 1） 低的內應力 。 高的張應力會使薄膜產生裂紋 ， 高的壓應力使硅襯底翹曲變形 。 （ 2） 高度的結構完整性 。 針孔缺陷或小丘生長會有造成漏電 、 短路 、 斷路 、 給光刻造成困難等技術問題 。 （ 3） 良好的粘附性 。 對 Si、 金屬等均有良好的粘附性 。 對材料工藝化學性質的要求 （ 1） 有良好的淀積性質 ， 有均勻的膜厚和臺階覆蓋性能 ，適于批量生產 。 （ 2） 便于圖形制作 。 能與光刻 ， 特別是細線條光刻相容；應有良好的腐蝕特性 ， 包括能進行各向異性腐蝕 ， 與襯底有良好的選擇性 。 （ 3）可靠性好。包括可控的化學組分，高的純度，良好的抗?jié)裥?，不對金屬產生腐蝕等。 三 、 鈍化膜及介質膜的種類 鈍化膜及介質膜可分為無機玻璃及有機高分子兩大類 。 無 機 玻 璃 氧化物 SiO2 , Al2O3 , TiO2 , ZrO2 , Fe2O3 , SixOy (SIPOS) 硅酸鹽 PSG , BSG , BPSG 氮化物 Si3N4 , SixNyH , BN , AlN , GaN 氫化物 aSi:H 有機 高分 子 合成樹脂 聚酰亞胺類 ， 聚硅氧烷類 合成橡膠 硅酮橡膠 167。 SiSiO2系統(tǒng) 一 、 SiO2膜在半導體器件中的主要用途 SiO2膜用作選擇擴散掩膜 利用 SiO2對磷 、 硼 、 砷等雜質較強的掩蔽能力 ， 通過在硅上的二氧化硅層窗口區(qū)向硅中擴散雜質 ， 可形成 PN結 。 SiO2膜用作器件表面保護層和鈍化層 （ 1） 熱生長 SiO2電阻率在 1015?.cm以上 ， 介電強度不低于5?106 V/cm,具有良好的絕緣性能 ， 作表面一次鈍化； （ 2） 芯片金屬布線完成后 ， 用 CVDSiO2作器件的二次鈍化 ， 其工藝溫度不能超過布線金屬與硅的合金溫度 。 作器件中的絕緣介質 （ 隔離 、 絕緣柵 、 多層布線絕緣 、電容介質等 ） 離子注入中用作掩蔽層及緩沖介質層 二 、 SiSiO2 系統(tǒng)中的電荷 可動離子電荷 Qm 常規(guī)生長的熱氧化 SiO2中一般存在著 1012~1014cm2的可動正離子，由堿金屬離子及氫離子所引起，其中以 Na+的影響最大。Na+來源豐富且 SiO2幾乎不防 Na+， Na+在 SiO2的擴散系數和遷移率都很大。在氧化膜生長過程中， Na+傾向于在 SiO2表面附近積累，在一定溫度和偏壓下，可在 SiO2層中移動，對器件的穩(wěn)定性影響較大。 （ 1） 來源：任何工藝中 （ 氧化的石英爐管 、 蒸發(fā)電極
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