半导体器件原理

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1、SiGeHBTtechnologyforcircuitapplicationTheSiGeHBTsusedwerefabricatedbyIBM,andaretypicaloffirst-generationSiGetechnology.Aschematiccross-sectionisshowninFigure.TheSiGeHBThasaplanar,self-alignedstructurewithaconventionalpolyemittercontact,silicidedextrinsicbase,andde

2、ep-andshallow-trenchisolation.TheSiGebasewasgrownusingUHV/CVD.Thep-typesubstrateandthen-p-nlayersoftheintrinsictransistorforman-p-n-pmulti-layerstructure,thep-typesubstrateisusuallybiasedatthelowestpotential(5.2Vhere)forisolation.工艺流程UHV/CVD（适合大规模生产）、MBE本征区与非本征

3、区、寄生自对准缩小尺寸晶体生长与外延—从熔体中生长单晶：直拉法(Si)和布里奇曼法(GaAs)原材料：石英砂SiC(固体)+SiO2(固体)Si(固体)+SiO(气体)+CO(气体)冶金级硅电子级硅（ppb量级）硅片成形:前处理切片双面研磨抛光—外延：除常规外延工艺(如气相外延VPE)外,还有绝缘体上硅分子束外延氧化与薄膜淀积—四大类薄膜：热氧化膜、电介质膜、多晶硅膜和金属膜—热氧化膜：如栅氧化层（！）、场氧化层—介质膜：如淀积的SiO2、Si3N4膜（绝缘层、掩蔽膜、覆盖在掺杂的薄膜上、钝化）—多晶硅膜：M

4、OS栅、多层金属化的导电材料、浅结器件的接触材料—金属膜：如铝和硅化物（欧姆接触、整流、互连线）热氧化Si(固体)+O2(气体)SiO2(固体)Si(固体)+2H2O（气体）SiO2(固体)+2H2(气体)在氧化过程中，硅-二氧化硅界面向硅内移动例：如果用热氧化法生长厚度为x的二氧化硅层，需消耗的硅层厚度为多少？1摩尔硅的体积为Si的分子量/Si的密度=28.09(g/mol)/2.33(g/cm3)=12.06(cm3/mol)1摩尔二氧化硅的体积为SiO2的分子量/SiO2的密度=60.08(g/mol)/2.21

5、(g/cm3)=27.18(cm3/mol)1摩尔硅1摩尔二氧化硅:Si的厚度面积/SiO2的厚度面积=1摩尔硅的体积/1摩尔二氧化硅的体积Si的厚度/SiO2的厚度=12.06/27.18=0.44生长1000Å的二氧化硅，需消耗厚度为440Å的硅介质淀积常压化学气相淀积（APCVD)低压化学气相淀积（LPCVD)等离子增强化学气相淀积(PECVD)：(因素：衬底温度、淀积速率和膜的均匀性、表面形貌、电学和机械性能，以及介质膜的化学组分）其中PECVD温度低：亚微米以下,低温淀积就变得更为重要，以减少热扩散，驰豫

6、淀积SiO2并不能代替热生长SiO2淀积Si3N4（=7.5)：钝化、选择氧化掩膜多晶硅淀积MOS器件栅极浅结且欧姆接触好多晶硅掺杂：扩散、离子注入或原位掺杂金属化物理气相淀积：蒸发、溅射化学气相淀积：如淀积难熔金属W、Mo、Ti等2MCl5+5H22M+10HCl600-800C扩散与离子注入退火光刻—图形曝光与刻蚀Transferofapatterntoaphotosensitivemateriala)Patterndefinitioninpositiveresist,b)Patterndefinitionin

7、negativeresista)Patterntransferfrompatternedphotoresisttounderlyinglayerbyetching,b)Patterntransferfrompatternedphotoresisttooverlyinglayerbylift-off.