1、我在远方的松楠林下仰望这片冬霞灿灿 1一、 半导体衬底1、 硅是目前半导体中用的最多的一种衬底材料2、 硅的性能：屈服强度 7x109 N/m2 弹性模量 1.9x1011 N/m2 密度 2.3 g/cm3 热导率 1.57 Wcm-1C-1 热膨胀系数 2.33x10-6 C-1 电阻率(P) n-型 1 - 50 .cm 电阻率(Sb) n-型 0.005 -10.cm 电阻率(B) p-Si 0.005 -50 .cm 少子寿命 30 -300 s 氧 5 -25 ppm 碳 1 - 5 ppm 缺陷 SiO23、含 Cl 氧化：氧化过程中加入少量的 HCl 或 TCE(三氯乙烯):减
2、少金属沾污、改进Si/SiO2 界面性能（P70 ）4、氧化中消耗硅的厚度：1umSI 被氧化2.17umSIO25、热氧化的影响因素：温度、气氛（干氧、水汽、HCl） 、压力、晶向、掺杂6、高压氧化：对给定的氧化速率，压力增加，温度可降低；温度不变的情况下，氧化时间可缩短7、氧化层的缺陷：表面缺陷：斑点、白雾、发花、裂纹 体内缺陷：针孔、氧化层错8、氧化诱生堆垛层错：我在远方的松楠林下仰望这片冬霞灿灿 2三、扩散掺杂扩散离子注入扩散的基本原理扩散方法扩散层的主要参数及检测离子注入的基本原理离子注入设备离子注入后的损伤与退火主要用于结较深（ 0.3m)线条较粗（ 3 m）主要适用于浅结细线条图
3、形1、掺杂在半导体生产中的作用：形成 PN 结；形成电阻；形成欧姆接触；形成双极形的基区、发射区、集电区，MOS 管的源、漏区和对多晶硅掺杂；形成电桥作互连线2、扩散的定义：在高温下，杂质在浓度梯度的驱使下渗透进半导体材料，并形成一定的杂质分布，从而改变导电类型或杂质浓度。3、填隙扩散机制：硅原子挤走杂质，杂质再填隙4、替位式杂质又称慢扩散杂质，间隙式杂质又称快扩散杂质，工艺中作为掺杂一般选择慢扩散杂质，工艺容易控制5、基区陷落效应(也叫发射区推进效应 ): 现象：发射区下的基区推进深度较发射区外的基区推进深度大。 产生原因：在扩散层中又掺入第二种高浓度的杂质，由于两种杂质原子与硅原子的晶格不
4、匹配，造成晶格畸变从而使结面部份陷落 改进措施：采用原子半径与硅原子半径相接近的杂质6、扩散分布的测试分析 (1)浓度的测量:四探针测量方块电阻 ;范德堡法；(2) 结深的测量:磨球法染色四、离子注入1、离子注入的定义：先使待掺杂的原子或分子电离，再加速到一定的能量，使之注入到晶体中，然后经过退火使杂质激活2、离子注入的优点：(1)精确控制剂量和深度:从 1010 到 1017 个/cm2,误差 +/- 2%之间; (2)低温:小于 125; (3)掩膜材料多样:photoresist, oxide, poly-Si, metal; (4)表面要求低 (5)横向均匀性好(A+B+e;原子离化
5、e* +A-A+ +e+e ; 分子离化 e* +AB-AB+ +e+e; 原子激发 e* +A -A* +e; 分子激发 e* +AB-AB* +e极间高压电弧产生离子和电子; 阴极产生二次电子 P250 射频放电9、高压等离子刻蚀:高压平均自由程 30-300A硅碳化合物和损伤；Si-H 键缺陷损伤 P27813、高密度等离子体（HDP）刻蚀：磁场的存在，电子的路径被延长了很多，碰撞几率增AB材 料 的 垂 直 腐 蚀 速 率材 料 的 垂 直 腐 蚀 速 率C F + Si Si = Si F + 17kcal/mole500 mTorr CF4 对 Si 的腐蚀的基本思想是Si-F 代
6、替Si-Si： 等离子打破105kcal/mole打破能量42.2kcal/mole 130kcal/mole我在远方的松楠林下仰望这片冬霞灿灿 5大，导致离子密度和自用基的密度很大。ECR 系统:Si、 SiO2 的高选择性 ICP 系统: 不需外加磁场，用 RF 激发 P282七、化学气相淀积（CVD）1、气相淀积具有很好的台阶覆盖特性 APCVD = Atmospheric Pressure CVD(硅片平放); LPCVD = Low Pressure CVD(硅片竖放); PECVD = Plasma Enhanced CVD(硅片平放);HDPCVD = High-Density
7、CVD(硅片平放)2、APCVAD：淀积速率快、系统简单、均匀性差、硅片温度 240-450OC、常用淀积 SiO2 . P3373、热壁：温度分布均匀、对流效应小；冷壁系统：减低壁上淀积；低压: 0.1-1.0Torr P3384、LPCVD：(1)多晶硅淀积：575-650oC; 淀积速率：1001000A/min; 非晶态 2N; N 与 Silane 反应形成 SixNy; HDP(High Density Plasma)的低压强 0.01 Torr 导致长的平均自由程 -step coverage 差; 若系统设计成有一定的离子轰击，可以改善台阶。8、金属 CVD：溅射的台阶覆盖不好
8、; 过去的技术：“钉头”降低了布线密度; 金属CVD 可以填充接触孔。 P348八、物理淀积：蒸发和溅射1、蒸发：蒸发台阶覆盖能力差；蒸发工艺可以用在 lift off 工艺中 P2942、淀积速率：圆片上淀积速率 P2973、台阶覆盖：改进措施：旋转圆片；加热圆片 P3004、蒸发系统：坩埚加热技术：电阻加热系统、电感加热坩埚、电子束蒸发 P3015、多组分薄膜： 蒸发多成分薄膜的方法：(1) 单源蒸发 (2)多源同时蒸发 (3)多源按次序蒸发 P3046、溅射：(1)可溅射金属多 (2)溅射工艺适用于淀积合金，而且具有保持复杂合金原组分的能力。 (3)能获得良好的台阶覆盖。蒸发来自于点源，
9、而溅射来自平面源并且可以从各个角度覆盖硅片表面。 (4)形成的薄膜与硅片表面的黏附性比蒸发工艺更好。 (5)能够淀积难熔金属。基于溅射的原理不需考虑金属的熔点问题。 (6)具有多腔集成设备，能够在淀积金属前清除硅片表面沾污和本身的氧化层（被称为溅射刻蚀） 。 P3047、溅射工艺的产生(P306) 当具有能量的离子打到材料表面时会出现四种可能：(1)反射; (2)吸附并放热 10keV; (4)溅射 P306我在远方的松楠林下仰望这片冬霞灿灿 68、溅射产额：淀积速率取决于：射向靶的离子流量; 入射离子碰到靶的概率; 溅射材料通过等离子体向衬底输运 P3079、高密度等离子溅射： 磁控溅射：等离子中加入固定磁场,使电子绕磁力线方向作螺旋运动。P310
