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外延层：硅的外延发展的起因是为了提高双极器件和集成电路的性能。外延层就是在重掺杂衬底上生长一层轻掺杂的外延层。 外延层的作用在优化PN结击穿电压的同时降低了集电极电阻。在CMOS工艺中器件尺寸的缩小将闩锁效应降到最低。 定义：在基质衬底上按特定的结晶学生长的单晶薄膜。衬底决定外延层的晶向。 外延：在合适的晶体衬底上生长的单晶半导体薄膜称为外延。----47 光刻：光刻的本质是把电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅片上。这些结构首先以图形的形式制作在掩膜板的玻璃板上，通过紫外光透过掩膜板把图形转移到硅片上的光敏薄膜上。 光刻使用光敏材料和可控的曝光在硅表面形成三维图形。光刻的过程是照相、光刻、掩膜、图形形成过程的总称。总的来说，光刻就在将图形转移到一个平面的任一复制过程。 惨杂：在硅片制造过程中，有选择地引入杂质可以在??片上产生器件。这些杂质通过硅片上的掩膜窗口，进入硅的晶体结构中，形成掺杂区。掺杂的工艺扩散和离子注入2种方法。 硅中固态杂质的扩散需要3个步骤：预淀积、推进（推阱）、和退火（激活杂质）。预淀积过程中，硅片被送入到高温扩散炉中，杂质从源转移到扩散炉中，温度800到1100℃持续10~30分钟，杂质仅进入了硅片很薄的一层。推进：在高温过程中（1000到1250℃），使淀积的杂质穿过硅晶体，在硅中形成期望的结深。退火：温度稍微升高一点，使杂质原子与硅中原子键合，激活杂原子。 离子注入是一种向硅材料中引入可控数量的杂质，以改变其电学性能的方法。其中最主要的用途是掺杂半导体材料，离子注入能够重复控制杂质浓度和深度，在几乎所有的应用中都优于扩散。 扩散—离子注入 1、精确控制杂质含量（误差在2%左右，扩散工艺为5~10%） 2、很好的杂质均匀性（通过扫描的方法来控制杂质的均匀性） 3、对杂质穿透深度有很好的控制（通过控制离子束能量控制杂质的穿透深度） 4、低温工艺（注入温度在中温125℃下进行） 5、高速离子束能穿过薄膜 6、更小的侧墙扩散，使器件分布间隔更加紧密，减小栅-源和栅-漏重叠。 CVD（化学气象淀积） 化学气象淀积是通过气体的化学反应在硅片表面上淀积一层固体膜的工艺。CVD工艺经常用来淀积 1.二氧化硅：用于形成层间介质，浅槽隔离的填充物和侧墙。2.氮化硅：用于制造浅槽隔离用的掩膜和硅片最终的钝化层。3.多晶硅：用于淀积多晶硅栅或多晶硅电阻。 N阱CMOS工艺中，NMOS位于外延层，而PMOS位于N阱中。晶片热化后使用N阱掩膜板对外延层上的氧化层上的光刻胶进行光刻，氧化物刻蚀出窗口后，从窗口注入一定剂量的磷离子。高温推结工艺产生深的轻掺杂N型区域，称为N阱。 场注入(沟道终止注入) 在所有场氧生长的地方都需要进行场注入：1、场区注入时可以确保场氧在较大电压偏置下不会形成反型层。2、重掺杂下的反偏PN结的反向漏电流很小，确保2个MOSFET不会导通。 场氧（热氧化生长） 热氧化即通过把硅暴露在高纯氧的高温气氛围里完成均匀氧化层的生长。 热氧化分为湿氧氧化和干氧氧化两种：湿氧氧化：当反应中有水汽参与，即湿氧氧化，氧化速率较快。 Si(固) + 2 H 2O(水汽) ??? SiO（固） 2 H2（气） 干氧氧化： 如果氧化反应在没有水汽的环境里，称为干氧氧化 -----（35） 1、湿氧氧化因为水蒸气在Si中的扩散速度比氧气快，所以湿氧氧化速度快，氧化膜的质量差。2、干氧氧化速度慢，但是氧化膜的致密度较好。 湿氧氧化一般用于制造场氧，干法氧化用于制造硅栅用的薄氧。 一般在栅氧区注入硼来进行阈值电压调整。 现代工艺一般使用多晶硅栅来做自对准。 在需要和金属接触的地方打出接触孔，以便让金属层同有源区或多晶硅形成欧姆接触。 P+也用于和P衬底接触，将衬底置于固定某一定电压（一般为最低电压，比如地）来避免NMOS发生闩锁效应（latch-up）。 N+也用于来和N阱形成阱接触，将N阱置于 固定某一电压（一般为最高电压VDD或源端电压），来避免PMOS发生闩锁效应(latch-up). 使用金属层来进行器件的电气连接，金属早期一般使用铝材料。现代超深亚微米工艺一般使用铜来进行互连。 双层金属流程需要5块掩模版：接触孔（用于和有源区或多晶硅进行欧姆接触），金属一，通孔（连接金属一和金属二），金属二。 在完成金属化后，会使用CVD工艺先淀积一层SiO2来做钝化层，最后再淀积Si3N4进行钝化，更好隔绝湿气。 鸟嘴效应:由于氧在二氧化硅中的扩散是一个等向性过程，因此，氧也会通过氮化硅下面的衬垫二氧化硅层进行横向扩散，在靠近刻蚀窗口的氮化硅层底下就会生长出二氧化硅。由于氧化层消耗的硅更厚，所以在氮化物掩膜下的氧化物生长将抬高氮化物的边缘。即为鸟嘴效应。解决方法：这是LOCOS工艺中一种