电子科大微电子工艺原理(第一章)绪论概念.ppt

100面的界面态密度（缺陷密度）最低，有利于提高载流子迁移率，可用于MOSFET ；111面虽然缺陷最高，但是原子密度最高，有利于控制结深，适合bipolar。 * 冶金级硅纯度：98%，半导体级硅纯度：9个9 * 外延层的厚度为几至几十微米，依据应用的不同而有所变化。 * 3) 磨片和倒角 §1.3 硅和硅片制备 倒角：减小机械应力，降低位错缺陷，避免沾污 4) 刻蚀 §1.3 硅和硅片制备 化学腐蚀深度约20微米，目的是消除硅片表面损伤 5) 抛光 §1.3 硅和硅片制备 CMP，目的：高平整度的光滑表面 200mm及其以前硅片，仅上表面抛光； 300mm以上硅片，双面抛光。 6) 清洗 §1.3 硅和硅片制备 7) 评估 8) 包装 尺寸（直径、厚度、形变） 平整度（影响光刻质量） 粗糙度（对硅片表面介质层的质量有影响） 氧含量（少量氧起束缚金属沾污物作用；过量氧 会吸引沾污深入硅片内部影响硅的机械、 电学性能） 电阻率（掺杂类型、均匀性） 颗粒（影响芯片成品率） 缺陷密度 §1.3 硅和硅片制备 硅片质量评估主要技术指标: §1.3 硅和硅片制备 硅片尺寸和参数 §1.3 硅和硅片制备 450mm 硅片计划： 台积电已在台湾竹南购买了土地，用来建设开发和初期量产使用的450mm硅片生产线。?计划在2016～2017年启动试产线，2018年开始量产。 追求更大直径硅片的原因——降低成本，提高利润 在一个Wafer上的芯片个数增加，单个芯片的生产成本降低（300mm硅片比200mm硅片面积大2.25倍）； Wafer边沿面积和边沿芯片减少，成品率提高； 设备使用率提高。 §1.3 硅和硅片制备 Φ300mm的硅锭及硅单晶片成品 §1.3 硅和硅片制备 §1.3 硅和硅片制备 6. 硅中的晶体缺陷 §1.3 硅和硅片制备 点缺陷 – 原子层面的局部缺陷 线缺陷（位错 ）– 错位的晶胞 面缺陷（层错 ）– 晶体结构的缺陷 点缺陷： §1.3 硅和硅片制备 空位缺陷 Vacancy defect (b) 间歇原子缺陷 Interstitial defect (c) Frenkel缺陷 Frenkel defect 线缺陷（位错）：晶胞错位，由不均匀的冷热过程、应力、表面的热氧化等引起。 §1.3 硅和硅片制备 面缺陷（层错）：晶体滑移 §1.3 硅和硅片制备 减少缺陷密度是提高芯片成品率的重要方面： §1.3 硅和硅片制备 成品率 晶体缺陷等硅单晶片参数对电子器件性能的影响： §1.3 硅和硅片制备 7. 硅外延层 §1.3 硅和硅片制备 在单晶衬底上生长一薄层单晶层，称为外延层。 外延层晶体结构与衬底一致，而厚度、导电类型、掺杂浓度可根据需要而定。 §1.3 硅和硅片制备 硅外延发展的起因是为了提高双极器件和集成电路的性能。外延可在重掺杂的衬底上生长轻掺杂的薄层，这样可以提高耐压同时降低导通电阻。在CMOS集成电路中，随着器件尺寸的减小，外延可将闩锁效应降至最低。 §1.4 硅片清洗 §1.4 硅片清洗 硅片沾污源：人体、空气、水、设备、材料。 集成电路制造工艺中，在每步的热处理（包括氧化、扩散、离子注入退火、淀积等）之前都必须进行硅片的化学清洗。 硅片清洗的目的：去除硅片表面沾污的有机物、颗粒、金属杂质、自然氧化层等污染物以保证器件的良好性能。 常用的化学清洗液 1＃液：氢氧化铵/过氧化氢/去离子水 ＝1：1：5 使用方法：75 ℃ ～85℃，侵泡10～20分 作用：去除硅片表面的颗粒和有机物杂质 §1.4 硅片清洗 2 ＃液：盐酸/过氧化氢/去离子水＝1：1：6 使用方法：75 ℃ ～85℃，侵泡10～20分 作用：去除硅片表面的金属杂质 使用1＃液（SC－1）和2#液（SC－2）清洗又称为RCA清洗， 是美国无线电公司（RCA公司）提出的。 0＃液（piranha）：硫酸/过氧化氢＝7：3 使用方法：125℃，20分 作用：去除硅片表面的有机物和金属杂质 二氧化硅漂洗液：氢氟酸/去离子水＝1：40 使用方法：25℃，侵泡20～60秒 作用：去除硅片表面的自然氧化层 §1.4 硅片清洗 典型的硅片湿法清洗顺序 §1.4 硅片清洗 第一章习题 §1.1 （书中第一章）： 3、4、5 、11、13 §1.2 （书中第三章）： 3、8、20 §1.3 （书中第四章）： 12 §1.4 （书中第六章）： 51 第一章作业 1.什