【正文】 立方厘米空穴濃度空穴個(gè)數(shù)/立方厘米2 基區(qū)要非常薄，僅具有幾微米的寬度； 滿足在基區(qū)，電子形成的擴(kuò)散流遠(yuǎn)大于空穴復(fù)合流。 磷元素11801200度在硅中的固體溶解度為1E21。如此看來(lái)，前面的初級(jí)晶體管結(jié)構(gòu)模式中所暴露出的矛盾已經(jīng)被外延平面結(jié)構(gòu)很好地解決了。5． 集成電路襯底基片與島內(nèi)的器件已無(wú)直接關(guān)系。 (SiO2) N型 P型 外延層 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底腐蝕隔離掩蔽層ETCH ISOLATION OXID LAYER常規(guī)腐蝕 腐蝕溫度25度（℃） N型 P型 N型外延層 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底基區(qū)氧化LAYER FOR BASE OXIDATION 氧化條件：步驟干氧+濕氧+干氧溫度1180度（℃）時(shí)間 10分+30分+10分 (SiO2) N型 P型 N型外延層 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底刻蝕基區(qū)擴(kuò)散窗口ETCH THE MASK OXID FOR BASE 常規(guī)光刻條件：腐蝕溫度25度（℃） (SiO2) N型 P型 N型外延層 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底基區(qū)擴(kuò)散DIFFUSION FOR BASE基區(qū)擴(kuò)散預(yù)淀積元素硼(B)基區(qū)擴(kuò)散再分布干氧+濕氧+干氧 (SiO2) P P N型 P型 N型 N型 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底刻蝕發(fā)射區(qū)擴(kuò)散窗口ETCH THE OXID MASK FOR EMITTER 常規(guī)光刻條件：腐蝕溫度25度（℃） (SiO2) P P N型 P型 N型 N型 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底發(fā)射區(qū)擴(kuò)散DIFFUSION FOR EMITTER SiO2 SiO2 N+型 P P N型 P型 N型 N型 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底表面鈍化FIRST PASSIVATION ON THE SURFACE常規(guī)氧化工藝 SiO2 SiO2 N+型 P P N型 P型 N型 N型 P型 N型 隔離 銻擴(kuò)散埋層 隔離 P型硅襯底綜上所述 ,典型的雙極性(常規(guī)晶體管)集成電路管芯加工過(guò)程如下:埋層氧化； 埋層光刻；埋層擴(kuò)散；腐蝕埋氧層；汽相拋光；外延生長(zhǎng)；隔離氧化；隔離光刻；隔離擴(kuò)散；腐蝕隔離氧化層；基區(qū)氧化；基區(qū)光刻；基區(qū)擴(kuò)散；發(fā)射區(qū)光刻；發(fā)射區(qū)擴(kuò)散；四次氧化諸項(xiàng)工序。它相對(duì)于本征型氧化硅結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模式，區(qū)別在于后者不存在圖（b）所示的含有一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)形成劑元素及網(wǎng)絡(luò)改變劑元素，這說(shuō)明本征型氧化硅結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模式是理想化了的。由此看來(lái)，將此行為簡(jiǎn)單地描述為阻擋是不恰當(dāng)?shù)?，有人將此稱之為屏蔽，更是錯(cuò)誤的。3 氧化硅介質(zhì)膜的熱生長(zhǎng)過(guò)程經(jīng)實(shí)驗(yàn)與分析證明：處在高溫、氧化氣氛中的硅基片氧化過(guò)程是這樣的：氧化劑首先與硅原子反應(yīng)生成初始氧化層，氧化劑擴(kuò)散通過(guò)初始氧化層至氧化硅與硅的界面處并繼續(xù)與硅反應(yīng)。本章節(jié)需要掌握的重點(diǎn)如下：1． 實(shí)施光刻工藝所涉及的三要素：光刻掩膜版+光刻膠+待刻蝕基片2． 關(guān)于光刻掩膜版： 光刻掩膜版是由光學(xué)玻璃之上覆蓋著與集成電路管芯相對(duì)應(yīng)的黑色或近似黑色的表層遮光膜（鉻膜、乳膠膜或氧化鐵膜）而構(gòu)成的。掌握二步擴(kuò)散法的基本工藝原理及二步擴(kuò)散法的數(shù)學(xué)描述。讓我們繼續(xù)討論，過(guò)了時(shí)間dt之后，雜質(zhì)移動(dòng)了dx的距離通過(guò)平行于擴(kuò)散表面的平面2。首先對(duì)常規(guī)兩步熱擴(kuò)散法進(jìn)行定性的描述： 第一步：恒定表面源擴(kuò)散（余誤差分布） 在一定的、盡可能低的擴(kuò)散溫度和規(guī)定的擴(kuò)散時(shí)間下，被擴(kuò)散的硅芯片始終處于摻雜雜質(zhì)源的飽和氣氛之中。當(dāng)然，隨著雜質(zhì)向體內(nèi)縱深處的擴(kuò)散，雜質(zhì)的表面濃度也將由原預(yù)淀積時(shí)的固溶度值開始下降。“外延生長(zhǎng)”工藝的主流方式是汽相外延生長(zhǎng)方式。2 硅汽相外延生長(zhǎng)工藝概述當(dāng)襯底與外延層為同種材料時(shí)，則稱其為同質(zhì)外延。外延生長(zhǎng)技術(shù)還可以用于解決高頻功率器件的集電結(jié)擊穿電壓與集電極串聯(lián)電阻對(duì)器件集電區(qū)體電阻率要求之間的矛盾。研究者發(fā)現(xiàn)，“氣體附面層”的存在，對(duì)汽相外延生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生在待生長(zhǎng)硅襯底基片（自然，待生長(zhǎng)硅襯底基片是緊緊地依附在石墨加熱基座表面之上的）表面反應(yīng)生成物質(zhì)（對(duì)硅外延生長(zhǎng)來(lái)講，即為處于游離狀態(tài)的硅原子）的運(yùn)動(dòng)與輸運(yùn)、又常稱之為“質(zhì)量轉(zhuǎn)移”影響是相當(dāng)大的。我們之所以要從流體力學(xué)的視角來(lái)切入對(duì)外延生長(zhǎng)過(guò)程中襯底基片表面反應(yīng)生成物粒子輸運(yùn)狀態(tài)的研究，正是速度附面層的存在和質(zhì)量附面層的存在對(duì)外延生長(zhǎng)過(guò)程中反應(yīng)生成物質(zhì)量轉(zhuǎn)移的影響是極大的。（5） 離子注入摻雜的過(guò)程是一個(gè)非平衡過(guò)程，它不受某雜質(zhì)在襯底材料中的溶解度的限制。而在離子注入摻雜的設(shè)備中，電離雜質(zhì)氣氛產(chǎn)生帶電的離子束流，目的是可以使用電場(chǎng)來(lái)加速離子流（實(shí)質(zhì)上就是雜質(zhì)流），并基于電場(chǎng)環(huán)境來(lái)全方位地調(diào)控離子束流。(12) 課件原理篇制版工藝原理教學(xué)內(nèi)容輔導(dǎo)教案 ★ 學(xué)習(xí)該部分教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí) 1 關(guān)于集成電路的掩膜版制備 我們已經(jīng)知道，常規(guī)集成電路制造工藝中，光刻工藝是關(guān)鍵工序之一。 5．采用負(fù)性光致抗蝕劑曝光前，其在某特定溶劑中 可溶解 ， 而曝光后的溶解特性則變?yōu)?難溶解 。 生長(zhǎng)與襯底材料不同材料的外延電性薄層即為異質(zhì)外延。（三） 求 解1． 試寫出恒定表面源擴(kuò)散與有限表面源擴(kuò)散兩擴(kuò)散狀態(tài)下邊界條件及初始條件的數(shù)學(xué)形式。2． 請(qǐng)準(zhǔn)確地加注上圖中常規(guī)PN結(jié)隔離模式的集成平面工藝一維剖面結(jié)構(gòu)所表示出的各電性區(qū)名稱。 初始條件：N（X0，0）= 0 。4． 常規(guī)分立晶體管平面工藝與常規(guī)集成電路平面工藝相比，后者比前者多了哪幾道工序 ？解答： 埋層氧化、埋層光刻、埋層擴(kuò)散，隔離氧化、隔離光刻、隔離擴(kuò)散。（光致不抗蝕分解反應(yīng)）6． 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)一種最簡(jiǎn)單的硅雙極性PN結(jié)隔離結(jié)構(gòu)的集成電路，至少需要 埋層光刻 、 隔離光刻 、 基區(qū)光刻 、 發(fā)射區(qū)光刻 、 光刻引線孔 、 反刻鋁電極 等六次光刻。 集成電路制造工藝中的光刻掩模版制備工藝是關(guān)系到集成電路的質(zhì)量和集成度的重要工序。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種碰撞行為為彈性碰撞行為，彈性碰撞的特點(diǎn)是伴隨著能量的交換且穩(wěn)定狀態(tài)良好。（7） 離子注入摻雜也適合于化合物基片靶的注入摻雜，這是因?yàn)榛衔锇雽?dǎo)體通常是基于兩種或更多種元素定組分定方式構(gòu)成的，遇高溫條件會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)異變。 ★ 學(xué)習(xí)該部分教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí) 1關(guān)于離子注入摻雜技術(shù)的特點(diǎn) 與高溫?zé)釘U(kuò)散摻雜方式相比較：（1） 注入的雜質(zhì)離子是通過(guò)磁性質(zhì)量分析器選取出來(lái)的，故在元素的屬性和能量選擇等方面具有極高的精度，從而保障了離子源的高純度和轟擊能量的單一穩(wěn)定和能量分布的集中。5 汽相外延生長(zhǎng)反應(yīng)器中的流體動(dòng)量模型在石墨加熱基座上方不遠(yuǎn)的一定距離之內(nèi)，存在著氣體流速受到極大擾動(dòng)的流體區(qū)域，這就是我們上面所提到的速度附面層。3 典型的硅汽相外延生長(zhǎng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介常規(guī)硅汽相外延生長(zhǎng)水平（臥式）反應(yīng)器 硅襯底圓片 高頻感應(yīng)線圈 ☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉ 反應(yīng)氣體 反應(yīng)尾氣 ☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉☉ 石墨基座 石英支架 石英反應(yīng)腔 射頻感應(yīng)加熱方式的工藝特征：使反應(yīng)器腔體壁溫度較低，硅均“擇溫淀積”在硅襯底基片上4 硅汽相外延生長(zhǎng)的結(jié)晶學(xué)與熱力學(xué)描述晶體生長(zhǎng)研究學(xué)者們基于此提出了對(duì)硅氣相外延生長(zhǎng)的結(jié)晶過(guò)程和熱力學(xué)過(guò)程的描述：反應(yīng)生成的處于熱游離狀態(tài)的硅原子在高溫下攜帶著足夠的熱能，在與裸露著的待生長(zhǎng)表面的硅進(jìn)行鍵合的時(shí)候，硅的金剛石倒立四面體的結(jié)構(gòu)方式告訴我們，僅一個(gè)硅原子是穩(wěn)定不下來(lái)的，必須有至少三個(gè)以上的硅原子方可構(gòu)成一個(gè)最小單位的原子嫁接體。當(dāng)然：既可以在高濃度的襯底上生長(zhǎng)低濃度的外延層，又可以在低濃度的襯底上生長(zhǎng)高濃度的外延層。但是，現(xiàn)在它已經(jīng)作為決定器件或電路的結(jié)構(gòu)模式和電性層之間結(jié)構(gòu)關(guān)系的主要手段了。 所以，第二步擴(kuò)散模式常稱為有限表面源擴(kuò)散（因此刻不再向系統(tǒng)內(nèi)提供雜質(zhì)源氣氛）或雜質(zhì)再分布，或?qū)⑵淇醋魇且淮窝趸^(guò)程（當(dāng)然不同與單純的表面氧化）。此刻，硅體表面的最大表面濃度將恒定在當(dāng)前狀態(tài)下的特定雜質(zhì)在體內(nèi)的最大溶解度值固體溶解度值上（用NS）來(lái)表示。我們?cè)賮?lái)討論通過(guò)兩平面的J的變化數(shù)：應(yīng)是：J（J+（dJ / dX ）dX = ( dJ / dX ）dX將菲克第一定律：J= D（dN/Dx）帶入上式：有結(jié)果：（2式） 根據(jù)原子數(shù)守恒定律，若僅考慮一維的描述，（1式）和（2式）是相等的。 ★ 該部分教學(xué)內(nèi)容的要點(diǎn)： 掌握二步擴(kuò)散法邊界條件及初始條件的描述。3． 關(guān)于光刻膠：光刻膠又被稱其為光致抗蝕劑?？疾煅趸瘎┓肿訑U(kuò)散通過(guò)初始氧化層至氧化硅與硅的界面處并繼續(xù)與硅反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程可知，完成這個(gè)過(guò)程必須經(jīng)過(guò)以下三個(gè)連續(xù)的步驟：1． 氧化劑分子由汽相內(nèi)部遷移到汽相與氧化介質(zhì)膜界面處。當(dāng)然，這是有條件（在一定的溫度條件下和一定的時(shí)間條件內(nèi)）的。顯然，忽略或不考慮氧化硅介質(zhì)膜中含有以網(wǎng)絡(luò)形成劑元素及網(wǎng)絡(luò)改變劑元素為代表的各類雜質(zhì)，是不存在的。深刻理解二氧化硅介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特征使其在微電子器件中所起到的重要作用。 稱其為：隱埋層工藝結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)思路如下： 隔離島 P 型 隔離島 P 型 隔離島 P型 隔離島 N型外延層 隔離 N型外延層 隔離 N型外延層 隔離 N型外延層 N+型埋層 墻 N+型埋層 墻 N+型埋層 墻 N+型埋層 P型硅襯底結(jié)論：制做集成電路，要首先考慮在器件電性區(qū)下設(shè)置同導(dǎo)電類型的高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)，其次再考慮制做電性隔離區(qū)?！?該部分教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)： 集成電路平面工藝結(jié)構(gòu)與分立晶體管平面工藝結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在區(qū)別及其與之相關(guān)的原理性內(nèi)容。外延生長(zhǎng)工藝技術(shù)簡(jiǎn)述：在一合格的硅單晶襯底基片上通過(guò)化學(xué)汽相的方式，生長(zhǎng)一層新的但其晶體取向與原基片一致的硅單晶層。2 采用照相、復(fù)印、有選擇地保護(hù)某區(qū)域而腐蝕掉某區(qū)域的二氧化硅膜（這個(gè)過(guò)程被稱之為光刻過(guò)程），使得某區(qū)域允許雜質(zhì)進(jìn)入而某區(qū)域不允許雜質(zhì)進(jìn)入。 ★ 該部分教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)： 本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)難點(diǎn)是晶體管實(shí)際工藝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理，其中涉及到結(jié)構(gòu)合理性、原理合理性、工藝可行性等重要方面。111晶體的晶向指數(shù)符號(hào)。CM2 制造集成電路對(duì)半導(dǎo)體材料的基本要求