詞語解釋
微電子名詞解釋
微電子技術(shù)是以集成電路技術(shù)為核心,設(shè)計、制造和使用微小型電子元器件和電路,實現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的一種新型技術(shù);同時,它也泛指應(yīng)用大規(guī);虺笠(guī)模集成電路,并綜合利用現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù),生產(chǎn)現(xiàn)代高速計算機、通信產(chǎn)品以及在各個領(lǐng)域中應(yīng)用這些產(chǎn)品的一種綜合技術(shù)。
微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù),特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快,微電子技術(shù)對信息時代具有巨大的影響。
微電子工藝概論
1擴散工藝
A擴散是摻雜的一種工藝
B半導(dǎo)體中常用的雜質(zhì)有:受主雜質(zhì)(P型):硼 施主雜質(zhì)(N型):磷,砷,銻
C 擴散三步曲
(1) 預(yù)淀積擴散:在擴散過程中,硅片表面雜質(zhì)濃始終不變,又稱恒表面源擴散。
(2) 推進擴散:除表面以外的任何地方的初始雜質(zhì)濃度均為0。
(3) 激活:激活雜質(zhì)原子,改變了硅的導(dǎo)電率。
D 雜質(zhì)擴散種類
替代擴散和間隙擴散,現(xiàn)今流行的是替位擴散
2 離子注入工藝
A 離子注入工藝是摻雜工藝中最重要的一項,各方面都明顯優(yōu)于擴散。
B 離子在注入時有2種能量損失的類型
(1) 電子碰撞(與核外電子作用):離子質(zhì)量比電子質(zhì)量大很多,每次碰撞后離子能量損失小,產(chǎn)生小角度散射。
(2) 原子碰撞(同核碰撞):由于兩者質(zhì)量相當(dāng),能量損失大,產(chǎn)生大角度的散射。
C 溝道效應(yīng)
離子注入時,離子即未與電子也未與原子核發(fā)生碰撞而是穿過了晶格間隙使得該離子比那些發(fā)生碰撞的原子穿透得更深。他的控制方法主要有以下幾種:
(1) 傾斜硅片,偏離垂直方向7度已大于臨界角注入。
(2) 屏蔽氧化層
(3) 硅預(yù)非晶化,預(yù)先注入點不活潑粒子si+
(4) 用質(zhì)量較大的原子
D 退火
(1) 分類:高溫爐退火;快速熱退火(RTA)
(2) 退火作用:修復(fù)硅晶格結(jié)構(gòu)并激活雜質(zhì)——硅鍵。
(3) 退火時間越長,溫度越高,雜質(zhì)的激活就越充分。
3 熱氧化工藝
一始,先講一下SiO2的問題,這有助于理解以后的內(nèi)容
A SiO2薄膜結(jié)構(gòu):其基本單元是一個由Si——O原子組成的正四面體(圖插不進,就略了)
B SiO2的化學(xué)性質(zhì):它不溶于水和酸,但溶于HF
C SiO2的作用:
(1) 作為雜質(zhì)選擇擴散的掩蔽膜
(2) 作為器件表面的保護和鈍化膜
首先,可以避免硅表面被鑷子劃傷以及蒸發(fā),燒結(jié),封裝中可能帶來的雜質(zhì)玷污,起了保護硅的作用。
其次,它可以使硅片表面,p-n結(jié)與外界氣氛隔離開來,從而減弱了環(huán)境氣氛對硅片表面性質(zhì)的影響。
(3) 作為集成電路的隔離介質(zhì)和絕緣介質(zhì)
(4) 作為電容器,柵氧或儲存器單元結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)材料
(5) 作為MOS場效應(yīng)管的絕緣柵材料。
現(xiàn)在,再來講氧化物生長
D 熱氧化方法
(1) 干氧法:用氧作為氧化劑
(2) 濕氧法:用氧和水的混合劑作為氧化劑
E 影響氧化物生長的因素(速率影響)
(1) 摻雜效應(yīng):重摻雜的硅要比輕摻雜的氧化速度快
(2) 晶向:(111)面的硅原子密度比(100)面大,因此,在線性階段(111)硅單晶的氧化速率比(100)稍快,但電荷堆積要多
(3) 壓力:生長速率將隨電壓增大而增大。
最后,我們來看一下熱氧化工藝中最重要的一個問題,局部腰花
F 用淀積氮化物(Si3N4)作為氧化阻擋層,因此這不能被氧化,所以刻蝕后的區(qū)域可用來選擇性氧化(局部氧化)
G 鳥嘴效應(yīng)
在局部氧化時,氧化劑穿過SiO2層橫向擴散,在Si3N4掩膜層的邊緣附近形成“鳥嘴”區(qū)域。
(1) 若Si3N4加厚,則“鳥嘴”就見效,缺陷就要增加。
(2) 若SiO2膜加厚,則可減小缺陷,但“鳥嘴”就增大。
(3) 較高的氧化溫度可以獲得較小的“鳥嘴”
(4) 采用(111)晶向的P溝工藝比采用(100)晶向的N溝工藝有更短的“鳥嘴”
(5) 為了減小氧化物掩膜和硅之間的應(yīng)力,在他們之間熱生長一層薄氧化層,稱之為墊氧。
4 光刻工藝
A 光刻的基本步驟
(1) 脫水烘
(2) 打底膜
(3) 涂膠
(4) 前烘(軟烘)
(5) 顯影
(6) 后烘(堅膜)
(7) 腐蝕
(8) 去膠
B 光刻膠類型
(1) 正膠:不溶于顯影藥水,曝光后溶于顯影藥水。
(2) 負膠:溶于顯影藥水,曝光后不溶于顯影藥水。
C 曝光方式(光學(xué)曝光)
光源均采用紫外線
(1) 接觸式曝光
(2) 接近式曝光
(3) 投影式曝光
5 刻蝕工藝
通常在光刻工藝中結(jié)合使用此項工藝,當(dāng)光刻膠溶解于藥水后將SiO2露在外面然后進行刻蝕,而光刻膠便起到了保護的作用。
一 工藝分類
1 干法刻蝕
1) 將硅片暴露在氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體,等離子體與硅片發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng),從而去掉暴露在表面的材料。
2) 優(yōu)點:橫向腐蝕小,無化學(xué)廢液,分辨率高,濕線條。
缺點:成本高,設(shè)備復(fù)雜
2 濕法刻蝕
1)用液體化學(xué)試劑以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。
2)用時短,成本低,操作簡單
3 以上2種方法經(jīng)常結(jié)合使用
6 化學(xué)氣相淀積工藝
淀積工藝其實就薄膜淀積的過程,常用的材料有SiO2和Si3N4,金屬和金屬化合物薄膜。
一 薄膜生長的3個過程
1 晶體形成
2 聚集成束,也稱島生長
3 形成連續(xù)的膜
二 CVD化學(xué)過程
化學(xué)氣相淀積是通過氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在硅片淀積一層固體膜的工藝,主要過程是:1高溫分解 2 光分解 3 還原反應(yīng) 4 氧化反應(yīng) 5 氧化還原反應(yīng)。
三CVD分類
1 APCVD 常壓CVD
2 LPCVD 低壓CVD
3 PECVD 等離子體增強CVD
4 HDCVD 高密度等離子CVD
四 不同物質(zhì)薄膜作用
1 SiO2: 在VLSI多層金屬中,可以做ILD,淺槽隔離的填充無和側(cè)墻等
2 Si3N4:被用作硅片最終的鈍化保護層
以上2個不能阻礙注入,但可以使其注入較淺,形成active
3 多 3 多晶硅:在MOS器件中,摻雜的多晶硅作為柵電極,也能阻礙注入,也就是所謂的自對準工藝。
4 氧化硅: 成為光刻掩膜中有用的抗反射層。
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