微纳集成电路制造工艺教学课件第2章硅单晶与硅晶圆制备工艺.pptxVIP

微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleIntegratedCircuitFabricationProcess西安电子科技大学集成电路学部微电子学院戴显英“集”“微”成著·用“芯”圆梦

第二章硅单晶与硅晶圆制备西安电子科技大学微电子学院戴显英2024年3月27日Chapter2Siliconsinglecrystalandsiliconwaferpreparation

本章主要教学内容多晶硅的制备-线下讲授半导体硅的重要性-线下教授直拉法制备Si单晶-线下讲授Si晶圆的制备-线上自主学习微纳集成电路工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

熟悉硅半导体的重要性了解多晶硅提纯的西门子法和改良西门子法了解多晶硅生产的环境污染、治理及国家大气环境保护法律法规掌握直拉法生长硅单晶的工艺了解硅晶圆的制备方法学习目标重点硅半导体的重要性多晶硅生产的环保直拉法生长硅单晶工艺难点直拉法制备硅单晶技术硅晶圆的晶向本章学习目标和重难点微纳集成电路工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

GeSi电子迁移率（cm2/Vs穴迁移率（cm2/Vs）1900500为什么绝大多数集成电路都采用了Si半导体？2.1Si半导体的重要性第一只晶体管第一个集成电路Ge锗半导体应用：Ge电子和空穴迁移率远高于Si微纳集成电路工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

2.1Si半导体的重要性为什么绝大多数集成电路都采用了Si半导体？Si元素占地壳重量的20%-25%，石英岩分布广,开采成本低Si单晶的直径在所有半导体晶体最大，降低了芯片的成本多晶硅（Poly-Si）可作为栅极、杂质扩散源、局部互联等SiO2性能稳定，在集成电路制造工艺中有各种用途，如掩蔽膜、钝化膜、介质隔离、绝缘介质（多层布线）、绝缘栅等微纳集成电路工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

2.1Si半导体的重要性半导体Si在SiIC制造工艺中的重要应用：单晶硅：器件与集成电路的衬底器件与集成电路的外延层器件与集成电路的有源区：阱、沟道、源、漏多晶硅（Poly-Si）：MOS器件的多晶Si栅和局部互连二氧化硅（SiO2）：平面工艺的关键，可作为（扩散、离子注入、刻蚀）掩蔽膜、器件隔离、绝缘介质（多层布线）、MOS栅介质、MOS电容介质等。SiIC制造工艺最先进：目前最先进制程是台积电的3nm。微纳集成电路工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

2.1Si半导体的重要性Si在CMOSIC工艺中的应用例子栅：多晶Si外延：单晶Si隔离：SiO2阱：单晶Si金属前：SiO2金属间：SiO2衬底：单晶Si微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

1、下面对Si工艺表述准确的是（）单晶硅、多晶硅和二氧化硅都有重要的工艺应用。硅工艺的成本高。硅工艺成本低。硅工艺是最先进的集成电路制造工艺。ABCD提交多选题1分

制造硅单晶需要电子级纯度多晶硅：99.9999999%（9N）-99.999999999%（11N）起始材料--石英岩（高纯度硅砂--SiO2）冶金级硅：98%SiO2+SiC+C→Si(s)+SiO(g)+CO(g)1mg糖！2.2多晶Si制备点石成金2.2.1冶金级多晶硅微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

西门子法：三氯氢硅氢还原法√最先进工艺冶金法硅烷法2.2.2多晶硅提纯的西门子法2.2多晶Si制备微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

Si(固冶金级多晶硅,s)+3HCl(g)→SiHCl3(g)+H2(g)HClSi硅粉SiHCl3(三氯氢硅，TGS)纯度：99.999999999%(11N)SiHCl3沸点31.5℃,Fe、Al和B被去除第一步：氯化（氧化）220-300℃三氯氢硅氢还原法(Hydrogenreductionoftrichlorosilane)2.2多晶Si制备微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleICFabricationFrocess

第二步：氢化（还原）H2(g)+SiHCl3(g)→Si(s)+3HCl(g)4SiHCl3(g)→Si(s)+3SiCl4+2H2SiCl4+2H2?