集成电路工艺讲义

集成电路工艺讲义第1页，共36页，2023年，2月20日，星期四余误差函数分布图：第2页，共36页，2023年，2月20日，星期四扩散开始时，表面放入一定量的杂质源，而在以后的扩散过程中不再有杂质加入，这种扩散就是有限源的扩散。有限源扩散时的初始条件图：第3页，共36页，2023年，2月20日，星期四在有限源扩散情况下，表面浓度与扩散深度成反比，扩散愈深，则表面浓度愈低。第4页，共36页，2023年，2月20日，星期四扩散结深第5页，共36页，2023年，2月20日，星期四决定扩散结深的因素共有4个：

1、衬底杂质浓度NE2、表面杂质浓度Ns3、扩散时间t4、扩散温度T第6页，共36页，2023年，2月20日，星期四扩散层的方块电阻第7页，共36页，2023年，2月20日，星期四对扩散结深影响最大的因素是扩散温度和扩散时间，特别是扩散温度。因此，在扩散过程中炉温的控制很关紧要，通常要求炉温的偏差小于等于±1℃。第8页，共36页，2023年，2月20日，星期四扩散温度与扩散时间的选择预沉积的温度T不可过低第9页，共36页，2023年，2月20日，星期四主要扩散方法一、液态源扩散二、固态源扩散箱法扩散：在高温下，杂质氧化物源的蒸气将充满整个箱内空间，并与硅在表面起作用。三、固－固扩散低温淀积掺杂氧化层第10页，共36页，2023年，2月20日，星期四高浓度浅扩散中的反常现象高浓度磷扩散的反常浓度分布图：第11页，共36页，2023年，2月20日，星期四结深和方块电阻的测量第12页，共36页，2023年，2月20日，星期四四探针法测量电阻率第13页，共36页，2023年，2月20日，星期四离子注入设备第14页，共36页，2023年，2月20日，星期四注入离子的浓度分布注入离子浓度的下降表格：N/Nmax0.510-110-210-310-410-510-610-7±1.2σ±2σ±3σ±3.7σ±4.3σ±4.8σ±5.3σ±5.7σ第15页，共36页，2023年，2月20日，星期四二氧化硅网络每一个硅原子的周围有四个氧原子，构成所谓硅－氧正四面体；而两个相邻的SiO4四面体之间则依靠公用一个顶角氧而联系起来，这种把两个SiO4四面体联系起来的氧原子称为桥键氧。整个SiO2玻璃就是由这种SiO4四面体依靠桥键氧相连而混乱排列所构成的，是三维的环状网络结构。显然，SiO2玻璃的这种结构是较疏松的。在正常情况下，其中氧原子与硅原子数目之比为2：1。第16页，共36页，2023年，2月20日，星期四HCl的氧化过程，实质上就是在热生长SiO2膜的同时，往SiO2中掺入一定数量的氧离子的过程。氧离子较多的填补了界面附近的氧空位，形成Si－Cl负电中心，因此降低了固定正电荷密度和界面态密度（可使固定正电荷密度降低约一个数量级）。第17页，共36页，2023年，2月20日，星期四杂质在SiO2中的扩散系数杂质在SiO2层中的扩散系数D与温度T之间的关系，和在硅中的类似，也有指数关系：第18页，共36页，2023年，2月20日，星期四掩蔽杂质扩散所需要的最小的SiO2层厚度X0是N（x）比表面浓度Ns降低3个数量级时的SiO2厚度[即x0是当（N（x）/Ns)=10-3时的x值],第19页，共36页，2023年，2月20日，星期四高温氧化（或称为热氧化）就是把硅衬底片置于1000℃以上的高温下，并通入氧化性气氛（如氧气、水汽），使衬底本身表面的一层硅氧化成SiO2。这是就地取材的一种好方法。这两种SiO2表面经过干氧氧化后，都可转化为与光刻胶粘附很好的硅氧烷。第20页，共36页，2023年，2月20日，星期四氧化层表面出现斑点

氧化层针孔

界面态第21页，共36页，2023年，2月20日，星期四在生产实践中，测量SiO2层厚度的方法，目前用的最多的是光干涉法。第22页，共36页，2023年，2月20日，星期四光刻示意图：第23页，共36页，2023年，2月20日，星期四第24页，共36页，2023年，2月20日，星期四侧向腐蚀示意图：第25页，共36页，2023年，2月20日，星期四光刻胶的厚度光刻胶浓度投影曝光第26页，共36页，2023年，2月20日，星期四金属－半导体接触第27页，共36页，2023年，2月20日，星期四低势垒接触例如Au－Si（p型）Pt－Si（p型）第28页，共36页，2023年，2月20日，星期四高复合接触以上讨论说明，简单的金属－半导体接触不是欧姆接触，必须要采取半导体高掺杂或在接触面附近出掺入大量强复合中心等措施，才能成为良好的欧姆接触，为了提高器件的稳定性、可靠性，对金属电极系统还必须从其他方面作更深入的研究。第29页，共36页，2023年，2月20日，星期四电迁移第30页，共36页，2023年，2月20日，星期四偏压温度试验测定可动正离子（BT试验）第31页，共36页，2023年，2月20日，星期四低温钝化（LTP）技术在低温SiO2上淀积一层磷－铝混合物第32页，共36页，2023年，2月20日，星期四磷硅玻璃（P2O5.SiO2)钝化第33页，共36页，2023年，2月20日，星期四版图的长度单位图形层定义任何层的图形都可用同层文字注释，一个图形层与一块掩模对应。图形边框和填充的颜色、线型与线条粗细、填充花案等，均为非本质的属性常用的数据格式有：CalmaGDSⅡ格式，CIF格式，EDIF格式第34页，共36页，2023年，2月20日