半导体制造技术

§1.3晶体的空间点阵结构简单立方结构 SimpleCubic致密度η（又称空间利用率）：晶体中原子所占体积与晶体总体积之比。配位数CN：晶体中一个原子最近邻的原子数。（注意：不是格点数）§1.3晶体的空间点阵结构体心立方结构Body-Centered-Cubic致密度η（又称空间利用率）：晶体中原子所占体积与晶体总体积之比。配位数CN：晶体中一个原子最近邻的原子数。（注意：不是格点数）§1.3晶体的空间点阵结构面心立方结构 Face-Centered-Cubic致密度η（又称空间利用率）：晶体中原子所占体积与晶体总体积之比。配位数CN：晶体中一个原子最近邻的原子数。（注意：不是格点数）§1.3晶体的空间点阵结构

金刚石结构与闪锌矿结构：

图示为金刚石结构，锗、硅单晶材料均为金刚石结构，它是由两个面心立方结构套构形成。氧化过程描述Ts1是滞留层厚度，Cg可用理想气体定律计算hg是质量输运系数Ks是化学反应速率常数两个方程三个未知浓度亨利定律：固体表面吸附元素的浓度与固体表面外气体中该元素的分气压成正比H是亨利气体常数只要将界面流量除以单位体积SiO2的氧分子数，通常用NO2标示，就可获得生长速率，对于用分子氧进行的氧化来说，NO2是SiO2中氧原子数密度的一半，即2.2×1022假定在氧化前已存在的氧化层厚度为t0，则以上微分方程的解为：氧化过程描述CVD反应CVD反应步骤

基本的化学气相淀积反应包含8个主要步骤，以解释反应的机制。1）气体传输至淀积区域；2）膜先驱物的形成；3）膜先驱物附着在硅片表面；4）膜先驱物黏附；5）膜先驱物扩散；6）表面反应；7）副产物从表面移除；8）副产物从反应腔移除。

CMOS制作中的一般掺杂工艺Table17.2

扩散工艺完成扩散过程所需的步骤：1. 进行质量测试以保证工具满足生产质量标准；2. 使用批控制系统，验证硅片特性；.3. 下载包含所需的扩散参数的工艺菜单；4. 开启扩散炉，包括温度分布；5. 清洗硅片并浸泡氢氟酸，去除自然氧化层；6. 预淀积：把硅片装入扩散炉，扩散杂质；7. 推进：升高炉温，推进并激活杂质，然后撤除硅片；8. 测量、评价、记录结深和电阻。离子注入的优点

1. 精确控制杂质含量；2. 很好的杂质均匀性；3. 对杂质穿透深度有很好的控制；4. 产生单一粒子束；5. 低温工艺；6. 注入的离子能穿过掩蔽膜；7. 无固溶度极限。Table17.5

离子注入在工艺集成中的发展趋势不同注入工艺的实例深埋层倒掺杂阱穿通阻挡层阈值电压调整轻掺杂漏区(LDD)源漏注入多晶硅栅沟槽电容器超浅结绝缘体上硅(SOI)

光刻目的分辨率的计算分辨率的计算焦深204本课程内容重点介绍单项工艺和其依托的科学原理。如：氧化、光刻、扩散、离子注入、物理气相淀积，化学气相淀积，外延等。简单介绍典型产品的工艺流程，芯片的封装、测试，以及新工艺、新技术、工艺技术的发展趋势。21本课程讲述的主要内容1单晶硅及氧化2掺杂技术（扩散、离子注入）3薄膜技术（物理气相淀积、化学气相淀积、外延）4光刻与刻蚀工艺5金属化与多层互连6工艺集成22硅晶胞：金刚石结构的立方晶胞晶格常数：α=5.4305Å原子密度：8/a3=5*1022cm-3原子半径：rSi=√3a/8=1.17Å空间利用率：生长动力学从简单的生长模型出发，用动力学方法研究化学气相淀积推导出生长速率的表达式及其两种极限情况与热氧化生长稍有

不同的是，没有了

在SiO2中的扩散流F1是反应剂分子的粒子流密度F2代表在衬底表面化学反应消耗的反应剂分子流密度气体薄膜衬底CgCsF1F2Grove模型U6.1.3Grove模型hg

是质量输运系数（cm/sec）在稳态，两类粒子流密度应相等。这样得到可得：假定F1正比于反应剂在主气流中的浓度CG与在硅表面处浓度CS之差假定在表面经化学反应淀积成薄膜的速率正比于反应剂在表面的浓度CS，则ks

是表面化学反应系数（cm/sec）设Y----在气体中反应剂分子的摩尔百分比Cg----每cm3中反应剂分子数CT----在气体中每cm3的所有分子总数N----形成薄膜的单位体积中的原子数。对硅外延N为5×1022cm-3

则薄膜淀积速率Y一定时，G由hg和ks中较小者决定1、如果hg>>ks，则Cs≈Cg-----表面化学反应速率控制过程，有2、如果hg<<ks，则CS≈0----质量传输速率控制过程，有

质量输运控制，对温度不敏感表面（反应）控制，对温度特别敏感27热氧化动力学（迪尔-格罗夫模型）气体质量输运:F1=hg(Cg-Cs)溶解：由亨利定理--固体内的杂质浓度正比与固体表面上气相中该杂质的分压。

Co=HPs;C*=HPg由气体状态方程

Cg=Pg/kT;Cs=Ps/kTpgpsF1F2F3SiO2Si-δ0xCgCsCoCi主流气体粘滞层O2x028D-G模型F1=h(C*-Co)；h=hg/HkT固相扩散：化学反应：热氧化是在氧化剂气氛下进行：O2流密度不变，即准平衡态稳定生长：

F1=F2=F329两种极限形式气体C0SiO2Siks0DSiO20Cx扩散控制：DSiO2→0，Ci→0，

Co→C*反应控制：ks→

0，Ci→Co=C*/（1+ks/h）Ci30热氧化生长速率氧化时间长，扩散控制阶段:t>>τ,t>>A2/4B氧化时间很短，反应控制阶段:(t+τ)<<A2/4B初始条件：xo=xi抛物线速率常数线性速率常数31例题衬底为0.3Ω·cm的p-Si，975℃，20min予淀积磷，求结深和杂质总量。（D0.5=0.2μm0.5/h0.5

）解：由图1.18得：CB=5*1016cm-3；由图1.20得：Cs=1*1021cm-3；Cs/CB=2*104；预淀积为余误差分布，由图3.7得：A≈5.7；又有：