微電子學(xué)概論cha(1)(編輯修改稿)
2025-05-28 22:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ?爐退火 ：在擴(kuò)散爐中升溫然后降溫；時間太長，使雜質(zhì)分布發(fā)生顯著改變，引起橫向擴(kuò)散； ?快速退火 ：脈沖激光法、掃描電子束、連續(xù)波激光、非相干寬帶頻光源 (如鹵光燈、電弧燈、石墨加熱器、紅外設(shè)備等 )；可在很短時間 (108~102s)消除缺陷，激活雜質(zhì)，完成退火。 氧化工藝 ?氧化：制備 SiO2層 ?SiO2的性質(zhì)及其作用 ?SiO2是一種十分理想的電絕緣材料，它的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，室溫下它只與氫氟酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 一 . 氧化硅層的主要作用 ?在 MOS電路中作為 MOS器件的絕緣柵介質(zhì)，器件的組成部分 ?擴(kuò)散時的掩蔽層，離子注入的 (有時與光刻膠、 Si3N4層一起使用 )阻擋層 ?作為集成電路的隔離介質(zhì)材料 ?作為電容器的絕緣介質(zhì)材料 ?作為多層金屬互連層之間的介質(zhì)材料 ?作為對器件和電路進(jìn)行鈍化的鈍化層材料 二 . SiO2的制備方法 ?熱氧化法 ?干氧氧化 ?水蒸汽氧化 ?濕氧氧化 ?干氧－濕氧－干氧 (簡稱干濕干 )氧化法 ?氫氧合成氧化 ?化學(xué)氣相淀積法 ?熱分解淀積法 ?濺射法 Si(固體 ) + O2 ?? SiO2 Si + 2H2O ?? SiO2 + 2H2 進(jìn)行干氧和濕氧氧化的氧化爐示意圖 化學(xué)汽相淀積 (CVD) ?化學(xué)汽相淀積 (Chemical Vapor Deposition)：通過氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)在襯底上淀積一層薄膜材料的過程 ?CVD技術(shù)特點(diǎn)： ?具有淀積溫度低、薄膜成分和厚度易于控制、均勻性和重復(fù)性好、臺階覆蓋優(yōu)良、適用范圍廣、設(shè)備簡單等一系列優(yōu)點(diǎn) ?CVD方法幾乎可以淀積集成電路工藝中所需要的各種薄膜，例如摻雜或不摻雜的 SiO多晶硅、非晶硅、氮化硅、金屬 (鎢、鉬 )等 化學(xué)汽相淀積 (CVD) ?常壓化學(xué)汽相淀積 (APCVD) ?低壓化學(xué)汽相淀積 (LPCVD) ?等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD) 常壓化學(xué)汽相淀積 (APCVD)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖 低壓化學(xué)汽相淀積 (LPCVD)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖 這種反應(yīng)器的最大特點(diǎn)是薄膜厚度的均勻性非常好 ,裝片量大 ,但淀積速度慢 . 平行板型 PECVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖 (這種反應(yīng)器的最大優(yōu)點(diǎn)是淀積溫度低 ) 化學(xué)汽相淀積 (CVD) ?單晶硅的化學(xué)汽相淀積 (外延 )： 一般地，將在單晶襯底上生長單晶材料的工藝叫做外延，生長有外延層的晶體片叫做外延片 ?二氧化硅的化學(xué)汽相淀積： 可以作為金屬化時的介質(zhì)層，而且還可以作為離子注入或擴(kuò)散的掩蔽膜，甚至還可以將摻磷、硼或砷的氧化物用作擴(kuò)散源 ?低溫 CVD氧化層：低于 500℃ ?中等溫度淀積： 500～ 800℃ ?高溫淀積： 900℃ 左右 SiCl4 + 2H2 ?? Si + 4HCl 化學(xué)汽相淀積 (CVD) ?多晶硅的化學(xué)汽相淀積： 利用多晶硅替代金屬鋁作為 MOS器件的柵極是 MOS集成電路技術(shù)的重大突破之一，它比利用金屬鋁作為柵極的 MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅柵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)自對準(zhǔn)離子注入，使 MOS集成電路的集成度得到很大提高。 ?氮化硅的化學(xué)汽相淀積： 中等溫度 (780～820℃ )的 LPCVD或低溫 (300℃ ) PECVD方法淀積 物理氣相淀積 (PVD) ?蒸發(fā)： 在真空系統(tǒng)中，金屬原子獲得足夠的能量后便可以脫離金屬表面的束縛成為蒸汽原子，淀積在晶片上。按照能量來源的不同，有燈絲加熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)兩種 ?濺射： 真空系統(tǒng)中充入惰性氣體，在高壓電場作用下，氣體放電形成的離子被強(qiáng)電場加速，轟擊靶材料，使靶原子逸出并被濺射到晶片上 蒸發(fā)原理圖 集成電路工藝 ?圖形轉(zhuǎn)換： ?光刻：接觸光刻、接近光刻、投影光刻、電子束光刻 ?刻蝕：干法刻蝕、濕發(fā)刻蝕 ?摻雜： ?離子注入 退火 ?擴(kuò)散 ?制膜： ?氧化：干氧氧化、濕氧氧化等 ?CVD： APCVD、 LPCVD、 PECVD ?PVD：蒸發(fā)、濺射 作 業(yè) ?集成電路工藝主要分為哪幾大類，每一類中包括哪些主要工藝，并簡述各工藝的主要作用 ?簡述光刻的工藝過程 CMOS集成電路制造工藝 形成 N阱 （ 見圖 a） ?初始氧化 ?淀積氮化硅層 ?光刻 1版 ， 定義出 N阱 ?反應(yīng)離子刻蝕氮化硅層 ?N阱離子注入 ， 注磷 雙阱 CMOS工藝制作 CMOS反相器的工藝流程圖如下： （ 磷 +砷 ） （ N阱光刻） （ N阱磷注入 +砷注入） （ a） 形成 P阱（見圖 b， c） ? 在 N阱區(qū)生長厚氧化層，其它區(qū)域被氮化硅層保護(hù)而不會被氧化 ?去掉光刻膠及氮化硅層 ? P阱
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