硅集成电路工艺基础重点

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1、1SiO2的结构和性质:①分为结晶形和非结晶形（无定形），均由Si-O四面体组成：中心-硅原子，四个顶角-氧原子，形成O-Si-O键桥，相邻四面体靠此键桥连接。结晶形SiO2—由Si-O四面体在空间规则排列所构成。非结晶形SiO2—依靠桥键氧把Si-O四面体无规则地连接起来，构成三维的玻璃网络体。②热氧化制备SiO2的过程中，是氧或水汽等氧化剂穿过SiO2层，到达Si-SiO2界面，与Si反应生成SiO2，而不是Si向SiO2外表面运动、在表面与氧化剂反应生成SiO2。2SiO2的掩蔽作用:按杂质在网络中所处的位置可分为两类：网络形成者和网络改变者。网络形成者（剂）--可以替

2、代SiO2网络中硅的杂质，也就是能代替Si-O四面体中心的硅，并能与氧形成网络的杂质。特点：离子半径与硅接近。网络改变者（剂）--存在于SiO2网络间隙中的杂质。一般以离子形式存在网络中。特点：离子半径较大，以氧化物形式进入SiO2中，进入网络之后便离化，并把氧离子交给SiO2网络。硅的热氧化的两种极限：一：当氧化剂在中的扩散系数DSiO2很小时称为扩散控制，二当扩散系数DSiO2很大时称为反应控制。3决定氧化常数的各种因素和影响氧化速率的因素：（1）氧化剂分压，在一定的氧化条件下，通过改变氧化剂分压课达到改变二氧化硅的生长速率的目的。（2）氧化温度，温度对抛物型速率常数的影

3、响是通过氧化剂在SiO2中的扩散系数产生的。（3）硅表面晶向对氧化速率的影响。（4）杂质对氧化速率的影响4决定热氧化过程中的杂质在分布的因素：a杂质的分凝现象，b杂质通过二氧化硅的表面逸散，c氧化速率的快慢，d杂质在二氧化硅中的扩散速度。5分凝系数与再分布的关系：m=杂志在硅中的平衡浓度/杂质在二氧化硅中的平衡浓度四种分凝现象：m<1，SiO2中慢扩散：B；m<1,SiO2中快扩散：H2气氛中的B；m>1,SiO2中慢扩散:P;m>1,SiO2中快扩散：Ga；6杂质扩散机构：（1）间隙式扩散——杂质在晶格间的间隙运动，（2）替位式扩散——杂质原子从一个晶格点替位位置运动到另一

4、个替位位置。7菲克第一定律：杂质的扩散密度正比于杂质浓度梯度，比例系数定义为杂质在基体中的扩散系数。8恒定表面元扩散：如果在整个扩散中，硅片表面的浓度始终保持不变，就称为恒定表面源扩散。有限表面源扩散：如果扩散之前在硅片的表面先淀积一层杂质，在整个过程扩散过程中这层杂质做为扩散的杂质源，不再有新源补充，这种扩散交有限表面源扩散。9两步扩散的工艺：第一步在较低温度（800－900℃）下，短时间得浅结恒定源扩散，即预淀积；第二步将预淀积的晶片在较高温度下（1000－1200℃）进行深结扩散，最终达到所要求的表面浓度及结深，即再分布。10氧化增强型扩散：氧化增强扩散（EOD）实验结

5、果：P、B、As等在氧化气氛中扩散增强。?氧化增强机理——替位-间隙交替的双扩散：Si-SiO2界面产生的大量间隙Si与替位B、P等相互作用，使替位B、P变为间隙B、P；B、P在近邻晶格有空位时以替位方式扩散，无空位时以间隙方式扩散；B、P的间隙扩散作用更强；因此，其扩散速度比单纯替位方式快。?Sb的氧化扩散是减弱的：Sb是替位扩散为主。?As氧化增强低于B、P：替位-间隙两种扩散作用相当11发射区推进（陷落）效应?定义（实验现象）：NPN管的工艺中，发射区下方的内基区B的扩散深度大于发射区外的基区扩散深度，这种现象称为发射区推进效应。推进（陷落）机理：②大量过饱和V-扩散较

6、远，深入基区，增强了B的扩散速度；②P+V-2的分解导致大量的间隙Si，也增强了B扩散。12LSS模型：认为电子是自由电子气，类似黏滞气体。Se(E)=(dE/dx)e=CV=ke(E)1/2(dE/dx)e--电子阻挡能量损失率；V-注入离子速度；C为常数，ke-与Z1、Z2、M1、M2有关的常数13横向效应：a横向效应和能量成正比；b是结深的30%-50%；c窗口边缘的离子浓度是中心处的50%；沟道效应：沟道效应：离子沿沟道前进，核阻挡作用小，因而射程比晶靶远的多，好处是结较深，晶格损伤小，不利的是难于获得课重复的浓度分布，使用价值小。减小沟道效应的途径是：a注入方向偏离

7、晶体的主轴方向，典型值是7度。b提高温度。C增大剂量。d淀积非晶表面层。e在表面制造损伤层。14注入损伤是咋样造成，都有那些损伤？在离子注入的过程中，衬底的晶体结构收到损伤是不可避免的，在进入靶内的离子，通过碰撞把能量传递给靶原子核及其电子，不断的损失能量，最后停止在靶里的某一位置。损伤有以下几种：①散射中心：使迁移率下降；②缺陷中心：非平衡少子的寿命减少，漏电流增加；③杂质不在晶格上：起不到施主或受主的作用。15热退火：如果将注有离子的硅片在一定的温度下，经过适当的时间热处理，则硅片中的损伤就可能部分