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1、课程总结,西安电子科技大学微电子学院 戴显英 2005.6.27,微电子工艺基础,绪论(了解) 一、微电子技术发展历史,二、微电子技术发展的规律与 趋势,三、器件与集成电路制造工艺 简介,1、硅外延平面晶体管制造工艺(了解) (3DK3 NPN型开关管) 2、PN结隔离双极型集成电路制造工艺(了解) 3、集成电路的特有工艺 (熟悉) 隔离扩散 埋层扩散,第一章 衬底制备,1.1 衬底材料(了解) 一、衬底材料的类型 1. 元素半导体 Si、Ge、C(金刚石) 2. 化合物半导体 GaAs、SiGe 、SiC 、GaN、ZnO 、HgCdTe 3. 绝缘体 蓝宝石,表1 周期表中用作半导体的元素
2、,族 族 族 族 族 第2周期 B C N 第3周期 Al Si P S 第4周期 Zn Ga Ge As Se 第5周期 Cd In Sn Sb Te 第6周期 Hg Pb 二、对衬底材料的要求(了解),1.2 单晶的制备(了解),一、直拉法(CZ法) 二、悬浮区熔法(float-zone, FZ法) 三、水平区熔法(布里吉曼法) -GaAs单晶,1.3 衬底制备,一、晶体定向(了解) 1光图像定向法(表1.11) 2. X射线衍射法 二、晶面标识(熟悉) 1主参考面(主定位面,主标志面) 作为选定芯片图形与晶体取向关系的参考; 作为硅片(晶锭)机械加工定位的参考面; 作为硅片装架的接触位置
3、,可减少硅片损耗; 2.次参考面(次定位面,次标志面) 识别晶向和导电类型,三、晶片加工(了解) 切片、磨片、抛光,第二章 掺杂技术(熟悉、掌握),1 扩散 一、 扩散原理(熟悉) 本质上:扩散是微观粒子做无规则热运动的统计结果。 方向上:高浓度向低浓度扩散。 1.菲克第一定律 J=-DN,2.扩散模型(掌握) 间隙式扩散 替位(代位)式扩散 3.扩散系数(熟悉) D=D0 exp(-Ea /kT) D0表观扩散系数,Ea激活能; D是描述粒子扩散快慢的物理量,是微观扩散的宏观描述。,3.菲克第二定律扩散方程(掌握),二、扩散杂质的浓度分布,1.恒定表面源扩散/恒定表面浓度扩散(掌握) 定义(
4、特征): 在扩散过程中,Si片表面的杂质浓度始终不变。 例如:预淀积,箱法扩散 余误差分布,杂质总量 结深,2.有限表面源扩散/恒定杂质总量扩散(掌握),定义(特点):在扩散过程中,杂质源限定于扩散前淀积在晶片表面极薄层内的杂质总量Q,没有补充,也不会减少。 例如:再分布。 高斯分布 结深,3两步扩散工艺(熟悉),第一步:较低温度下,预淀积; 第二步:较高温度下,再分布; 两步法的浓度分布: 预淀积(恒定源扩散) 余误差分布; 目的:准确控制表面杂质总量Q。 再分布(有限源扩散)高斯分布 目的:达到所需的Ns和Xj,4.实际杂质分布(了解) 5扩散层质量参数(了解) 结深的测量(熟悉) a.磨
5、角染色法: b.滚槽染色法: 方块电阻R(RS),表面浓度Ns-查图法(了解) 次表面浓度和次表面薄层电阻(了解) 击穿特性(了解) 三. 扩散方法(了解),2-2 离子注入,特点(熟悉) 注入温度低掺杂数目完全受控无污染横向扩散小不受固溶度限制注入深度随离子能量的增加而增加 缺点: 损伤(缺陷)较多:必须退火。 成本高 一,离子注入设备(了解),二. 能量损失模型(掌握) 1.核阻挡模型 2.电子阻挡模型 三. 注入深度(熟悉) 1.总射程R E0 Ene,即以电子阻挡为主,令Sn(E)=0,则 Rk2 E01/2,2.投影射程XP 3.平均投影射程RP 4.标准偏差(投影偏差)RP反映了R
6、P的分散程度(分散宽度)。 5.R, RP, RP间的近似关系,四. 浓度分布 1.高斯分布(了解) 2.横向效应(了解) 3.沟道效应(熟悉) 减小沟道效应的途径 注入方向偏离晶体的主轴方向;提高温度;增大剂量; 淀积非晶表面层(SiO2);在表面制造损伤层。 五.注入损伤与退火(了解),第三章 薄膜技术,外延及特点(熟悉) 3.1 硅外延薄膜制备原理 外延的分类(了解) 一、外延生长动力学原理 外延生长的步骤(熟悉) 传输(扩散)吸附化学反应脱吸逸出加接 速度附面层(熟悉); 质量附面层N (了解); 生长速率(熟悉):当hG ks,是表面反应控制。当ks hG,是质量转移控制。,二、外延
7、掺杂及杂质再分布 1. 掺杂原理(了解) 2.影响掺杂浓度的因素(了解) 3.杂质再分布(熟悉) 衬底杂质的再分布; 外延掺入杂质的再分布; 总的杂质分布(图324): N(x,t)=N1(x,t) N2(x,t) “+”: 同一导电类型; “”:相反导电类型;,三、自掺杂(非故意掺杂)(了解) 四、缺陷及检测 1.缺陷(了解) 位错;层错(堆垛层错)。 2.埋层的漂移与畸变(熟悉) 3.2 其他外延技术(不考),3.3 SiO2薄膜(重点),SiO2薄膜在工艺中的作用(掌握) 杂质扩散的掩蔽膜;器件薄膜的钝化、保护膜;IC隔离介质和绝缘介质;MOS电容介质;MOSFET的绝缘栅介质。,一、
8、SiO2的结构与性质 1. 结构 结晶形结构(了解) 无定形(非晶形)结构:(掌握) 2 .性质(了解) 二、SiO2膜的制备(熟悉) 干氧、水汽、湿氧三类,三、热氧化生长动力学原理 1.氧化层厚度与时间的关系(掌握) a.当A2/4Bt+t*,则ZOX=B/A(t+t*),表面反应控制, b.当A2/4Bt+t*,则 ,扩散控制 2. 影响因素(了解) 表37 本征的A、B、B/A和t*值,四、实现SiO2的扩散掩蔽作用的条件(了解) 最小掩膜厚度ZOX,min的确定: 双极器件, ZOX,min6.8 MOS器件,ZOX,min8.6,3.4 薄膜的化学气相淀积 (CVD),1.CVD的定
9、义(熟悉) 2.反应方程式及功能(了解) 3.CVD工艺的特点(了解) 4.各种CVD方法(了解),第四章 光刻技术,熟悉光刻的定义目的工艺流程光刻三要素。 一、光刻胶 1.光刻胶的组份(了解) 2.性能指标(熟悉) 3.类型 熟悉正、负胶的功能与优缺点 4.感光机理(了解) 二、光刻版(了解),三、光刻机(曝光方式) 1.了解三种光刻机(曝光方式)的特点 2.熟悉分步重复投影光刻机Stepper的特点 3.熟悉紫外及深紫外曝光:高压汞灯: g line及i line准分子激光: KrF-= 248nm,ArF-= 193nm, F2- = 157nm, 四、光刻蚀工艺流程(熟悉、掌握),第五章 刻蚀技术(图形转移),1.熟悉定义及VLSI对图形转移的要求 2.掌握湿法刻蚀及干法刻蚀的特点及优缺点 3.了解各种薄膜及Si、光刻胶的刻蚀液(剂) 4.熟悉等离子体刻蚀的反应机理,第六章 金属化与多层互连技术,1.了解集成电路对金属化及多层布线的基本要求 2.熟悉欧姆接触的定义 3.掌握形成欧姆接触的方法 4.了解实现金属化的方法 5. 熟悉Al/Si接触的现象及改善方法 6.掌握电迁移的机理 7.了解金属化合金的目的、原理及方法,
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