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硅片中的掺杂区 掺杂气体 氧化硅 氧化硅 硅衬底 半导体制造技术 Figure 17.3 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  扩散 扩散原理 个步骤 预淀积 推进 激活 掺杂剂移动 固溶度 横向扩散 扩散工艺 硅片清洗 杂质源 半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  扩散的概念 ·扩散是一种自然界及以发生的现象,扩散的发生 需要两个必要的条件:浓度差;过程所必须得 量 掺杂区和结的扩散形成 扩散炉管 杂质 +=P型杂质原子 N型杂质原子 半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  硅中的杂质扩散 杂质 子空位 a)硅晶体结构 b)替代扩散 在间隙位 置的杂质 在间隙位置被 转移的硅原子 S③S c)机械的间隙转移 d)间隙扩散 半导体制造技术 Figure 17.4 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  固态扩散的目的 在晶园表面产生一定数量的掺杂原子(浓度) 在晶园表面下的特定位置处形成NP(或PN)结 在晶园表面层形成特定的掺杂原子(浓度)分布 结的图形显示 理想的 横向扩散 半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  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。 半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  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 半导体制造技术 able 17.5 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  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①LDD) 源漏注入 多晶硅栅 沟槽电容器 超浅结 ·绝缘体上硅(SOI) 半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda 电信学院微电子教研室  33晶体缺陷及对器件质量的影响 缺陷主要有:点缺陷位错(原生的和诱生的) 点缺陷 主要来源于晶体内杂质原子的挤压晶体结构 引起的应力所产生的缺陷,还有就是空位(晶 格点阵缺少原子所制)。如图所示 位错 位错是单晶内部一组晶胞排错位置所制(如 图所示 原生位错是晶体中固有的位错,而诱生位错是指 在芯片加工过程中引入的位错,其数量远远大 于原生位错。产生的原因大致可分为三个方面  干法 沉浸 贲射 等离子体 刻蚀(R.工.E) 干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优点 刻蚀剖面是各向异性,具有非常好的恻壁剖面控制 好的CD控制; 最小的光刻胶脱落或黏附问题; 好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性; 较低的化学制品使用和处理费用。