半導(dǎo)體工藝基礎(chǔ)之續(xù)表面鈍化-wenkub
2023-03-20 12:23:17 本頁面
【正文】 2界面約 20197。 （ 3）控制界面陷阱電荷的方法 （ a） 界面陷阱密度與晶向有關(guān)： (111)(110)(100)，因此MOS集成電路多采用 (100)晶向（有較高的載流子表面遷移率）；而雙極型集成電路多選用 (111)晶向。靠近禁帶中心的界面態(tài)可作為復(fù)合中心或產(chǎn)生中心，靠近價(jià)帶或?qū)У目勺鳛橄葳濉? （ 3）控制可動(dòng)電荷的方法 （ a） 采用高潔凈的工藝，采用高純?nèi)ルx子水， MOS級(jí)的試劑，超純氣體，高純石英系統(tǒng)和器皿，鉭絲蒸發(fā)和自動(dòng)化操作等。Na+來源豐富且 SiO2幾乎不防 Na+， Na+在 SiO2的擴(kuò)散系數(shù)和遷移率都很大。無機(jī)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(jī)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。能與光刻，特別是細(xì)線條光刻相容；應(yīng)有良好的腐蝕特性，包括能進(jìn)行各向異性腐蝕，與襯底有良好的選擇性。 （ 3）良好的粘附性。 對(duì)材料物理性質(zhì)的要求 （ 1）低的內(nèi)應(yīng)力。 （ 4）離子可控。介電強(qiáng)度應(yīng)大于 5MV/cm； （ 2） 介電常數(shù)小。 概述一、鈍化膜及介質(zhì)膜的重要性和作用 改善半導(dǎo)體器件和集成電路參數(shù) 增強(qiáng)器件的穩(wěn)定性和可靠性 二次鈍化可強(qiáng)化器件的密封性，屏蔽外界雜質(zhì)、離子電荷、水汽等對(duì)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(jī)械保護(hù)。除了作 MOS電容等電容介質(zhì)外，介電常數(shù)愈小，容性負(fù)載則愈小。在做柵介質(zhì)時(shí)，希望能對(duì)正電荷或負(fù)電荷進(jìn)行有效控制，以便制作耗盡型或增強(qiáng)型器件。高的張應(yīng)力會(huì)使薄膜產(chǎn)生裂紋，高的壓應(yīng)力使硅襯底翹曲變形。對(duì) Si、 金屬等均有良好的粘附性。 （ 3）可靠性好。 SiSiO2系統(tǒng)一、 SiO2膜在半導(dǎo)體器件中的主要用途 SiO2膜用作選擇擴(kuò)散掩膜 利用 SiO2對(duì)磷、硼、砷等雜質(zhì)較強(qiáng)的掩蔽能力，通過在硅上的二氧化硅層窗口區(qū)向硅中擴(kuò)散雜質(zhì)，可形成 PN結(jié)。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(dòng)，對(duì)器件的穩(wěn)定性影響較大。 （ b） 磷處理，形成 PSGSiO2以吸除、鈍化 SiO2中的 Na+。界面陷阱電荷可以帶正電或負(fù)電，也可以呈中性。 （ b） 低溫、惰性氣體退火：純 H2或 N2H2氣體在400~500℃ 退火處理，可使界面陷阱電荷降低 2~3數(shù)量級(jí)。范圍內(nèi)。 （ b） 氧化溫度愈高，氧擴(kuò)散愈快，氧空位愈少；氧化速率愈大時(shí)，氧空位愈多，固定電荷面密度愈大。 （ 1）來源：電離輻射（電子束蒸發(fā)、離子注入、濺射等工藝引起）、熱電子注入或雪崩注入。 （ b） 制備非常純的 SiO2 ， 以消除雜質(zhì)陷阱中心。 SiSiO2系統(tǒng)中的正電荷將引起半導(dǎo)體表面的能帶彎曲，在 P型半導(dǎo)體表面形成耗盡層或反型層 ,在 N型半導(dǎo)體表面形成積累層，而且界面態(tài)還是載流子的產(chǎn)生 復(fù)合中心。 CD 是單位面積的半導(dǎo)體勢壘電容。這種 MOS電容為氧化層電容 Cox 和半導(dǎo)體勢壘電容 CD 的串聯(lián)。 MOS電容經(jīng)過最小值后隨柵壓而增加，在 V 0時(shí)， C = Cox， 如圖中低頻曲線（ a）。 主要的鈍化方法一、集成電路鈍化的一般步驟 典型集成電路制造過程中至少包含三個(gè)鈍化工序步驟： 襯底氧化層（特別是 MOS集成電路中的柵氧化層）生長過程中的鈍化。 芯片的最終鈍化層。 （ 2）鈍化 Na+的機(jī)理 （ a） 高溫過程中氯進(jìn)入 SiO2， 在 Si/SiO2界面處與三價(jià)硅和過剩硅離子結(jié)合，以氯 硅 氧復(fù)合體結(jié)構(gòu)形式存在。 降低界面態(tài)密度和固定正電荷密度，減少氧化層錯(cuò)，提高少子壽命。 PSG膜存在的缺點(diǎn) （ 1） PSG層的極化效應(yīng) PSG中的電偶極子在無外電場時(shí)是雜亂無章的。 PSG中的磷易與水汽反應(yīng)生成磷酸而腐蝕鋁布線，加速器件的失效；膜的粘附性變壞，光刻易脫膠等。 PSG（ BPSG） 的制備 采用氫化物作源的常壓低溫化學(xué)氣相淀積技術(shù)（ LTCVD）生長 PSG或 BPSG 。 四、氮化硅（ Si3N4） 鈍化膜 特點(diǎn) （ 1）與 SiO2相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
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