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器件隔离, 接触与金属化 LOCOS process 器件隔离, 接触与金属化 器件隔离, 接触与金属化 沟槽隔离Trench Isolation 器件隔离, 接触与金属化 Deep Trench Isolation Deep Trench Isolation 1500 – 2000 ? Pad oxide 100 – 150 ? 器件隔离, 接触与金属化 Ohmic contact : low resistance Schottky contact : diode 器件隔离, 接触与金属化 Implanted Ohmic Contacts 势垒高度与掺杂浓度的对数成比例1018 ~ 1019 cm-3时影响更大 降低接触电阻的方法 制造重掺杂结,降低势垒高度和宽度 10-7 Ω–cm2 单位面积接触电阻 硅和铝形成欧姆接触 Al 合金 450 oC Al对自然氧化层分解, Al扩散到体硅中形成合金 “铝钉”问题 深度可达1μm 含少量硅的Al/Si代替Al 阻挡层 TiW, TaN, TiN, WN CMOS工艺 Basic Long-channel Device Behavior Basic N-Well CMOS Technology CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process CMOS Process 硅双极工艺技术 BJT BiCMOS工艺 BiCMOS * * * 半导体加工 秦明 微纳制造工艺原理 概述 半导体衬底 热氧化 扩散 离子注入 光刻 刻蚀 化学气相淀积 外延 物理淀积 工艺集成 CMOS 双极工艺 BiCMOS 外延 在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶向的单晶薄膜材料 外延层除晶向必须与衬底一致外，其单晶材料、掺杂类型、掺杂浓度厚度都可以按设计要求与衬底不同。 外延生长 Vapor phase epitaxy VPE (MOCVD, Metallorganic CVD) VPE (RTCVD,. Rapid Thermal CVD) Molecular Beam Epitaxy (MBE) 外延生长 Wafer Cleaning and Native Oxide Removal Impurity (Carbon, polymeric materials, metal particles, oxide) deionized water 清洗 电阻率: 14 – 18 MΩ-cm 总有机物含量TOC : few ppm RCA clean Organic residue 5 : 1 : 1 (v/v) = NH4OH : H2O2 : H2O 70 ~ 80 oC 可以去除IB和 IIB族元素, Au, Ag, Ni, Cd, Z, Co, Cr HCl, HNO3, CH3COOH 溶液 metal 杂质去除 外延生长 外延生长 SiH4, SiCl4, SiHxCl4-x 和H2为反应气体 H2为稀释气体 外延生长 无意识掺杂 固态扩散和气相中的自掺杂 有意识掺杂 B2H6, AsH3, PH3 掺杂浓度受反应腔中的气体流量控制 选择性外延生长 晶粒的成核速度有如下关系: SiO2Si3N4Si 气体中HCl可以将SiO2表面的小团Si刻蚀掉 MOCVD 用于生长高质量的III-V族半导体膜 常用的源为: TriMethylGallium(TMG, Ga(CH3)3) AsH3, TBA TriEthylAluminum(TEAL) TEIn, … Molecular Beam Epitaxy 可以生长Si, GaAs等 要求超高真空, ~10-10Torr 原位样品加热和清洁in situ heating and cleaning 独立控制的热,电子源thermal, electron beam source 电子衍射技术在线测试生长厚度和速度 Molecular Beam Epitaxy 在超高真空条件下，由装有各种所需组分（如Ga、As、Si等）的炉子经电子束加热而产生的蒸气（类似下一章节中的蒸发工艺），经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶衬底上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地长在衬底上形成薄膜。 微纳制造工艺原理 概述 半导体衬底 热氧化 扩散