硅集成電路實(shí)用工藝基礎(chǔ)復(fù)習(xí)

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1、實(shí)用文檔硅集成電路工藝基礎(chǔ)緒論：?jiǎn)雾?xiàng)工藝的分類(lèi)：1、圖形轉(zhuǎn)換：光刻、刻蝕2、摻雜：擴(kuò)散、離子注入3、制膜：氧化、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積第2章氧化SiO2的作用：1、在MOS電路中作為MOS器件的絕緣柵介質(zhì)，作為器件的組成部分2、作為集成電路的隔離介質(zhì)材料3、作為電容器的絕緣介質(zhì)材料4、作為多層金屬互連層之間的介質(zhì)材料5、作為對(duì)器件和電路進(jìn)行鈍化的鈍化層材料6、擴(kuò)散時(shí)的掩蔽層，離子注入的(有時(shí)與光刻膠、Si3N4層一起使用)阻擋層熱氧化方法制備的SiO2是無(wú)定形制備二氧化硅的方法：熱分解淀積法、濺射法、真空蒸發(fā)法、陽(yáng)極氧化法、化學(xué)氣

2、相淀積法、熱氧化法；熱氧化法制備的SiO2具有很高的重復(fù)性和化學(xué)穩(wěn)定性，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不太受濕度和中等熱處理溫度的影響。SiO2的主要性質(zhì)：密度：表征致密程度折射率：表征光學(xué)性質(zhì)密度較大的SiO2具有較大的折射率波長(zhǎng)為5500A左右時(shí)，SiO2的折射率約為1.46電阻率：與制備方法及所含雜質(zhì)數(shù)量等因素有關(guān)，高溫干氧氧化制備的電阻率達(dá)1016Ω·cm介電強(qiáng)度：?jiǎn)挝缓穸鹊慕^緣材料所能承受的擊穿電壓大小與致密程度、均勻性、雜質(zhì)含量有關(guān)一般為106~107V/cm（10－1~1V/nm）介電常數(shù)：表征電容性能（SiO2的相對(duì)介電常數(shù)為3

3、.9）腐蝕：化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，只與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)還可與強(qiáng)堿緩慢反應(yīng)薄膜應(yīng)力為壓應(yīng)力晶體和無(wú)定形的區(qū)別：橋鍵氧和非橋鍵氧橋聯(lián)氧：與兩個(gè)相鄰的Si-O四面體中心的硅原子形成共價(jià)鍵的氧非橋聯(lián)氧：只與一個(gè)Si-O四面體中心的硅原子形成共價(jià)鍵的氧非橋聯(lián)氧越多，無(wú)定型的程度越大，無(wú)序程度越大，密度越小，折射率越小無(wú)定形SiO2的強(qiáng)度：橋鍵氧數(shù)目與非橋鍵氧數(shù)目之比的函數(shù)結(jié)晶態(tài)和無(wú)定形態(tài)區(qū)分——非橋聯(lián)氧是否存在雜質(zhì)分類(lèi)：網(wǎng)絡(luò)形成者和網(wǎng)絡(luò)改變者網(wǎng)絡(luò)形成者：可以替代SiO2文案大全實(shí)用文檔網(wǎng)絡(luò)中硅的雜質(zhì)，即能代替Si－O四面體中心的硅、并能與氧形成網(wǎng)絡(luò)的

4、雜質(zhì)網(wǎng)絡(luò)改變者：存在于SiO2網(wǎng)絡(luò)間隙中的雜質(zhì)SiO2作為掩蔽層對(duì)硼、磷有效，對(duì)鈉離子無(wú)效B、P、As等常用雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小，SiO2對(duì)這類(lèi)雜質(zhì)可以起掩蔽作用Ga、某些堿金屬（Na）的擴(kuò)散系數(shù)大，SiO2對(duì)這類(lèi)雜質(zhì)就起不到掩蔽作用Si熱氧化生長(zhǎng)SiO2的計(jì)算：無(wú)定形SiO2的分子密度：硅晶體的原子密度：干氧、水汽和濕氧。實(shí)際生產(chǎn)采用干氧-濕氧-干氧的方式1、干氧氧化①氧化劑：干燥氧氣②反應(yīng)溫度：900~1200℃干氧氧化制備的SiO2的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)致密、干燥、均勻性和重復(fù)性好②與光刻膠粘附性好，掩蔽能力強(qiáng)。③生長(zhǎng)速度非常慢干氧氧化的應(yīng)

5、用：MOS晶體管的柵氧化層2、水汽氧化反應(yīng)條件：①氧化劑：高純水產(chǎn)生的蒸汽②反應(yīng)溫度：高溫水汽氧化制備的SiO2的特點(diǎn)：①SiO2生長(zhǎng)速率快②結(jié)構(gòu)粗糙3、濕氧氧化反應(yīng)條件：氧化劑：高純水（95℃左右）+氧氣特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率較高②SiO2結(jié)構(gòu)略粗糙4、三種氧化法比較干氧氧化：結(jié)構(gòu)致密但氧化速率極低濕氧氧化：氧化速率高但結(jié)構(gòu)略粗糙，制備厚二氧化硅薄膜水汽氧化：結(jié)構(gòu)粗糙——不可取熱氧化的過(guò)程（D-G模型）①氧化劑從氣體內(nèi)部以擴(kuò)散形式穿過(guò)附面層運(yùn)動(dòng)到氣體—SiO2界面，其流密度用F1表示。流密度定義為單位時(shí)間通過(guò)單位面積的粒子數(shù)。②氧化劑以擴(kuò)

6、散方式穿過(guò)SiO2層（忽略漂移的影響），到達(dá)SiO2－Si界面，其流密度用F2表示。③氧化劑在Si表面與Si反應(yīng)生成SiO2，其流密度用F3文案大全實(shí)用文檔表示。④反應(yīng)的副產(chǎn)物離開(kāi)界面。D-G模型適用氧化層厚度：30nm熱氧化存在兩種極限情況當(dāng)氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)很小時(shí)，則，。在這種極限情況下，SiO2的生長(zhǎng)速率主要由氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散速度所決定，故稱(chēng)這種極限情況為擴(kuò)散控制。當(dāng)氧化劑在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)很大，則。在這種極限情況下，SiO2生長(zhǎng)速率由Si表面的化學(xué)反應(yīng)速度控制，故稱(chēng)這種極限情況為反應(yīng)控制。決定氧化速率常數(shù)

7、的因素：氧化劑分壓、氧化溫度1、氧化劑分壓通過(guò)對(duì)產(chǎn)生影響，與成正比關(guān)系2、氧化溫度溫度對(duì)拋物型速率常數(shù)的影響是通過(guò)影響產(chǎn)生的，溫度對(duì)線性速率常數(shù)的影響是通過(guò)影響產(chǎn)生的分凝系數(shù)，圖2.21分凝系數(shù)：摻有雜質(zhì)的硅在熱氧化過(guò)程中，在Si—SiO2界面上的平衡雜質(zhì)濃度之比（a）當(dāng)，在SiO2中是慢擴(kuò)散的雜質(zhì)，也就是說(shuō)在分凝過(guò)程中雜質(zhì)通過(guò)SiO2表面損失的很少，硼就屬于這類(lèi)。再分布之后靠近界面處的SiO2中的雜質(zhì)濃度比硅中高，硅表面附近的濃度下降。（b）當(dāng)，在SiO2中是快擴(kuò)散的雜質(zhì)。因?yàn)榇罅康碾s質(zhì)通過(guò)SiO2表面跑到氣體中去，雜質(zhì)損失非常厲害

8、，使SiO2中雜質(zhì)濃度比較低，硅表面的雜質(zhì)濃度幾乎降到零。H2氣氛中的B就屬于這種情況。（c）當(dāng)，在SiO2文案大全實(shí)用文檔中是慢擴(kuò)散的雜質(zhì)，再分布之后硅表面的濃度升高。P磷就屬于這種雜質(zhì)。（d）當(dāng)，在SiO2中是快擴(kuò)散