硅加工工艺只是分享.ppt

《硅加工工艺只是分享.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、硅加工工艺直拉法制备硅单晶：加热一个大坩埚中的硅，直到它熔化。一块称为籽晶的单晶硅浸入熔融的硅熔液中在旋转籽晶的同时缓慢地将其从硅的熔融液中提升起来，在籽晶的周围逐渐生长出单晶硅，最后形成圆柱形的单晶棒。生成的单晶硅经过物理性能测试和电气参数测试后对其进行切割，形成硅单晶片，然后再对硅单晶片进行研磨、倒角、抛光，最后得到需要的单晶硅片。单晶生长设备生长硅单晶单晶生长设备2.2掺杂ⅢA族受主掺质(P型)ⅣA族半导体ⅤA族施体掺质(N型)元素原子量元素原子量元素原子量硼5碳6氮7铝13硅14磷15镓31锗32砷33铟49锡50锑51在目前的集成电路生产中，扩散方式主要有两种：恒定表

2、面源扩散和有限表面源扩散。(1)恒定表面源扩散。如果硅片(或其他半导体晶片)表面的扩散杂质浓度在扩散的过程中始终保持不变，则这种扩散方式叫做恒定表面源扩散。在恒定表面源扩散的过程中，不断有外来源补充因扩散到硅片(或其他半导体晶片)中而损失的杂质源。(2)有限表面源扩散。如果扩散之前在硅片表面先沉积一层杂质作为扩散的杂质源，在整个扩散过程中不再有新源补充，则这种扩散称为有限表面源扩散。离子注入的基本原理离子注入和退火再分布基本原理是用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，

3、并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。离子注入的基本原理离子注入设备2.3生长外延层外延生长用来生长薄层单晶材料，即薄膜外延生长：按照原来的晶向在单晶衬底上，生长另一层合乎要求的单晶层的方法。生长的这层单晶叫外延层。（厚度为几微米）将晶圆放在一个特制的炉内，炉是一个能够承受非常高温度的石英炉管。在炉管的一端安放了一些将被泵入的可高度反应的气体。混合气体被高温激励而相互碰撞反应，这些反应气体在炉管内被输运直到它们撞击到晶圆，由于晶圆的温度比气体低，因此，混合气体中的硅被凝聚在晶圆的表面。这个过程就在晶圆表面生长了与衬底晶格一致的外延

4、层。化学气相沉积采用不同的气体混合，就能够生长不同类型的硅。可以是N型的，也可以是P型的。另一种CVD技术是等离子增强化学气相沉积-PECVD，跟CVD非常相像，所不同的是利用等离子体代替高温启动化学反应。等离子体提供了气体间化学反应的能量而不用提高晶圆的温度，低温将有助于维持原先的杂志分布，避免杂质的进一步扩散。硅表面上总是覆盖一层二氧化硅（SiO2），即使是刚刚解理的硅，在室温下，只要在空气中，一暴露就会在表面上形成几个原子层的氧化膜。氧化膜相当致密，能阻止更多的氧原子通过它继续氧化。这种天然形成的氧化层厚度只能达到40Å左右。形成的二氧化硅不但能紧紧地依附在硅衬底上，而且

5、具有极为稳定的化学特性和电绝缘特性。2.4氧化层生长氧化硅层的主要应用二氧化硅的重要应用可归结为以下几个方面：表面钝化层掺杂阻挡层表面绝缘层器件绝缘层图4-4作为掺杂阻挡层的二氧化硅掺杂阻挡层图4-5作为绝缘层的二氧化硅层表面绝缘层图4-6在MOS栅极中，二氧化硅作为场氧化器件绝缘层图4-7在固态电容里的二氧化硅层器件绝缘层干氧氧化干氧氧化是指在高温下，氧气与硅反应生成二氧化硅的氧化方法。干氧氧化具有速度慢、氧化膜质量好的特点。其反应方程式如式所示。(3.2)水汽氧化　　水汽氧化是指在高温下，利用硅与高纯水反应生成二氧化硅的方法。　　在水汽氧化中水分子在二氧化硅中的扩散速度

6、快，但质量比在干氧氧化中生成的二氧化硅要差。(3.3)2.5溅射高能等离子体能够帮助我们沉积某些不能通过CVD沉积的材料，在称为溅射台的设备中，利用氩气等惰性气体产生等离子体，利用等离子体轰击出材料原子。在一个密闭容器中，晶圆上方悬挂着一大块准备沉积的金属材料，该金属将被轰击到晶圆的表面形成一个新的表面层，方法？溅射：用高能等离子体轰击某种材料的靶面，而使靶材表面的原子或分子从中逸出并淀积在衬底材料上的现象。蒸发：通过不同的加热方式使原材料气化后，直接（或与反应气体反应后）在衬底上成膜。2.6蒸发2.7去除材料层刻蚀技术：包含了所有将材质表面均匀移除或是有选择性的部分去除的技术

7、。例如去除金属、氧化层等。光刻是利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上。最终的图形是用多个掩膜版按照特定的顺序在晶圆表面一层一层叠加建立起来的。光刻占硅片工艺60%的时间。2.8光刻IC制造中最关键的步骤IC晶圆中最昂贵的设备决定最小特征尺寸最有挑战的技术光刻胶：光敏材料，利用光刻胶的保护，能够对区域选择加工，仅仅对未被保护的区域能够进行注入、刻蚀、溅射等。掩膜板：一块有图形的玻璃板，透过这块玻璃板投射一束光到晶圆的表面，就在晶圆的表面形成了图形的阴影。光线通过玻璃板