微电子工艺复习提纲.doc

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1、分凝现象Segregation：假设某种杂质在晶体中的浓度处处相同，当晶体逐段溶化和凝固后，固相和液相晶体中可容纳的杂质浓度并不相同，这种杂质浓度在固液相界面两边重新分布的现象，称分凝现象。Chapter2氧化二氧化硅的性质和用途——二氧化硅的掩蔽作用和厚度估算(maskingpropertiesofthermalgrowthSiO2)物理性质：密度：无定型2.15-2.25g/cm2结晶型2.65g/cm2；折射率:密度大的薄膜具有大的折射率；电导率:与制备方法以及所含杂质数量等因素有关；介电强度:单位厚度的SiO2所承

2、受的最小击穿电压106-107V/cm；介电常数:相对介电常数为3.9。化学性质:酸性氧化物,是硅最稳定的氧化物,不溶于水,耐多种强酸,但能与氢氟酸反应；在一定温度下,能和强碱(如氢氧化钠氢氧化钾)反应,也有可能被铝氢等还原。用途:对杂质扩散的掩蔽作用；对器件的绝缘隔离层；用作电容器的介质材料；用作MOS器件的绝缘栅材料；用于其他半导体器件；热氧化原理（硅消耗问题、D-G模型重点结论）？的制备方法：热氧化法：干氧氧化、水蒸汽氧化、湿氧氧化、干氧－湿氧－干氧(简称干湿干)氧化法、氢氧合成氧化干氧氧化:高温下，氧气直接通向高温

3、氧化炉与硅反应。特点：质量最佳，结构致密，均匀性和重复性好，掩蔽能力强；但生长速度慢。适合MOS器件中栅极氧化中低于0.1微米的薄氧化层的生长。水汽氧化：在高温下，硅片表面硅原子与高纯水产生的蒸汽反应生成SiO2，N2作携带气体。特点：质量差，稳定性不好，对磷扩散掩蔽能力弱湿氧氧化：在高温下，O2携带高纯水产生的蒸汽，到达硅片表面与硅原子反应生成SiO2。特点：氧化剂是氧气和水蒸汽。所得氧化膜各项特性（质量和生长速度等）都介于干氧氧化和水汽氧化之间。通过调节氧气和水汽的比例可调节生长速率。氧化层厚度和时间的关系式，当氧化时

4、间很短时，即时，此时Tox与t为线性关系，此时的线性氧化区也称反应限制氧化区，主要受反应限制，当，，Tox与t为抛物线关系，此时的抛物线性氧化区也称扩散限制氧化区，主要受扩散限制。Chapter3扩散n菲克扩散定律（原理与公式）两种扩散形式（两步扩散法的步骤和作用，计算！）间隙式扩散：间隙式杂质从一个间隙位置到另一个间隙位置的运动。替位式扩散：替位杂质从一个晶体位置运动到另一个晶格位置上。包括直接交换扩散和空位扩散。掺杂doping——将所需要的杂质按要求的浓度和分布掺入到半导体材料中的规定区域，以达到改变材料导电类型或电

5、学性质的过程。掺杂的方法很多：合金法、扩散法、离子注入法。在IC制造中主要采用扩散和离子注入法。扩散掺杂——依赖杂质的浓度梯度形成扩散掺杂的过程。杂质扩散系数与扩散方程菲克第一定律：杂质的扩散流密度J正比于杂质浓度梯度，比例系数D定义为杂质在基体中的扩散系数。表达式为:菲克第二定律：恒定表面源扩散（菲克定律的第一类解）：杂质源通常为气相源，原子自源蒸气输运到硅片表面，并扩散到硅内，在扩散过程中源蒸气保持恒定的表面浓度，又称为预淀积扩散时间t=0时，初始条件：C(x,0)=0边界条件：C(0,t)=Cs以及：C(∞,t)=0

6、式中：Cs—恒定表面浓度D—扩散系数—特征扩散长度恒杂质总量扩散：在硅片的扩散过程中，硅片内的杂质总量保持不变，没有外来杂质补充，仅限于扩散前积累在硅片表面无限薄层内的有限数量的杂质，向硅片体内扩散，又称“限定源”。two-stepsdiffusion两步扩散法：在实际工艺中，往往用“预淀积”+“再分布”的两步扩散法。第一步：在较低的温度下进行短时间的恒定表面源扩散，扩散深度很浅，目的是控制进入硅片的杂质总量，称（预淀积）。第二步：以预扩散杂质分布作为掺杂源，高温下进行有限表面源的推进扩散，使杂质向硅片内部推进，重新分布，

7、通过控制扩散温度和时间以获得预期的表面浓度和结深（分布），又称“再分布”、主扩散。作用：较好地解决了表面浓度、结深与扩散温度、时间之间的矛盾。a)预淀积扩散（恒定表面源）初始条件：C(z,0)=0边界条件：C(0,t)=Cs，以及：C(∞,t)=0，扩散后的杂质分布服从余误差分布：扩散后的杂质总量：假设预淀积扩散的扩散系数为D1,扩散时间t1为,上式改为：b)有限表面源扩散（推进扩散）或限定表面源扩散服从高斯分布初始条件，边界条件：扩散后的杂质分布：假设推进扩散的扩散系数为D2,扩散时间t2为,上式改为：Chapter4离

8、子注入Ionimplantation离子注入基本原理及特点离子注入基本原理：将杂质原子经过离化变成带电的杂质离子，并使其在电场中加速，获得一定能量后，直接轰击到半导体基片内，使之在体内形成一定的杂质分布，起到掺杂的作用。DescribethecharacteristicsofIonimplantatio