[工学]半导体制造基础第2章

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1、第2章晶体生长§2.2硅悬浮区熔法（FZ）2.2.1FZ装置2.2.2掺杂分布cs=CQ1-（1-笛）exp-耳棒$4#杂_I厶丿一cs=geF小球掺杂2.2.3FZ特点主要用于制备高阻无氧单晶硅。2.2.4中子辐照掺杂可以获得截面掺杂均匀的N・Si§2.3GaAs晶体生长技术2.3.1初始材料1湘图是在一定的压力下表示物质状态与温度、组元组分之间的关系杠杆原理：Mss=Mil2•蒸汽压GaAs液体常常是富Ga的3•多晶GaAs的合成As+Ga双温区化合〉poly-GaAs2.3.2晶体生长技术1.液封直拉法2.Bridgman法§2.4材料特征

2、2.4.1晶片整形分段截取-整形滚圆-确定定位面或定位槽-切片-磨片-倒角—化学腐蚀—抛光o2.4.2晶体特征1.晶体缺陷根据大小，缺陷可以分为如下几种：(1)点缺陷点缺陷缺陷尺度在原子量级，或者说是0维缺陷。一般来说，不在晶格格点位置上或/和非硅原子都可视为点缺陷，O①本征点缺陷本征点缺陷——依靠热激发而产生的点缺陷，材料本身所固有的。基本类型空位0自填隙lself自填隙硅原子并不一定非要处在真正的晶格空隙处，它可以和格点上的原子共用一个格点位置，共用一个格点的两个硅原子，其中必有一个是不正确的，位于填隙状态。自填隙'self完全填隙填隙型：两

3、个原子共享一个格点位置本征点缺陷的特点是:②质量作用定律[x]=7Voexpf-^IM丿在稀溶液中，反应aA^bBUcC+dD处于平衡状态下，有③荷电空位单受主型空位7一的形成反应：7°+e□V在平衡状态下应用质量作用定律,[八]円［厂］得心V[K°>[7°],是传统意义上的空位浓度v-n—=expn：Ef-EkT丿（6-23）轴,Ey-—牡离控两级町靑-Ey-b双受主型空位旷是通过如下两个连续步骤而生成：K0+eD厂.K_+eDV2~图2-15a上述两个反应依次应用质量作用定律，得空位周围有4个相毗邻的硅原子,7还可能获得3个或4个电子,成为

4、厂或厂4式的受主型空位;单施主型空位7+的形成反应可以表示为:V°-eU厂或厂+力口V[vQ~^exp(“+、-E：

5、V+f0』5eV0J3eVv++EV图2-15b荷电点缺陷能级图(2)线缺陷——位错滑移的大小则茁昔.b丄倚戡庄倚戦倚戳呈螺旋删戦全位错：b=a；不全位错：b

6、）面缺陷——层错女口，李晶、晶界；对单晶材料而言，典型的面缺陷是堆垛层错—原子层排列次序发生错误而产生的一种缺陷。缺少一层原子面而产生的层错叫本征层错（ISF）；多于一层原子面而产生的层错叫非本征层错（ESF）。女口ACBACBACBACBA...ACBCBACBACB…本征层错ACBACBACBACABA...非本征层错层错或者中止在晶体表面或者中止于位错线上。Figure26Thediamondstnicturc.Figure2.9Anintrinsicstackingfaultistheremovalofpartofaplaneofatom

7、sinthe{111}directions.Anextrinsicstackingfaultistheadditionofapartialplaneofatomsinthe{111}directions・ThelabelsA,B,andCcorrespondtothethreedifferent(111)planesinthediamondlattice(afterShimura).图2-17a金刚石原胞(4)体缺陷——三维缺陷如杂质或掺杂原子的沉积物。这类缺陷产生原因是因为进入晶体的每种杂质都有一个固溶度，即主晶格可接受的掺杂浓度。图2・18给

8、岀硅中各种元素的固溶度与温度的关系。因此，若在一个给定温度下，引入硅中的杂质浓度达到固溶度，随后晶体冷却到较低的温度，这时晶体只能通过淀