集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件 4.6 扩散工艺质量与检测.pptx

主讲集成电路制造技术集成电路制造技术/某某某JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺扩散扩散工艺质量与检测扩散工艺质量与检测JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 扩散工艺质量与检测评价扩散质量的工艺参数主要有：结深xj，杂质表面浓度Cs，方块电阻R□。工艺参数的获取方法：解扩散方程可以得到计算值对扩散后芯片检测：xj、Cs、R□ 另外，通过测量扩散后芯片的电学特性：pn结的I-V曲线等，也能了解扩散工艺情况。C(x,t)高斯分布时：C(x,t)为余误差分布时： 扩散工艺质量与检测 1.1结深的测量xj1. 结深的计算P-SiSiO2n-Si 扩散工艺质量与检测磨角染色法 1.1结深的测量2. 结深的测量磨角：放大pn结尺寸测量：在显微镜下测量结深染色：Si能从CuSO4染色液中置换出Cu，且在Si表面上形成红色Cu镀层，而N-Si的电位低于P-Si的电位，因此会先在N型Si上有Cu析出，停止染色，这样就把P-N结明显的显露出来。测量方法主要有：磨角染色法，扩展电阻法，阳极氧化剥层法等由薄层电阻的定义，次表面层薄层电阻： 恒定源扩散：限定源扩散： 扩散工艺质量与检测 1.2表面浓度的确定1. 估算表面浓度Cs=Ns(T) 扩散工艺质量与检测 1.2表面浓度的确定表面浓度的间接测量Cs与R□、xj三者之间存在对应的关系，已知其中的两个，第三个就唯一地被确定，从而具有确定的杂质分布。?Cs值：测量结深和方块电阻值，由 查表获得Cs 扩散工艺质量与检测 1.3器件的电学特性与扩散工艺的关系-V1. 击穿电压和反向漏电流 (a) 软击穿：当pn结的表面被杂质沾污，Si/SiO2界面存在界面态时，会导致表面复合中心大量存在，引起表面漏电，造成软击穿。 SiO2N-SiP-Si (b) 低压硬击穿：产生的原因很多，如pn结有较大的局部尖峰或过窄，硅层错、位错密度较高，以及扩散层上的合金点等。 扩散工艺质量与检测 1.3器件的电学特性与扩散工艺的关系1. 击穿电压和反向漏电流 (c) 靠背椅击穿：又称沟道击穿，是由表面沟道效应所引起。 + + + + ++ + + + +- -- -N-SiP-Si (d) 分段击穿：硅片内存在局部薄弱点，如层错、位借密度过高，光刻图形边缘不整齐，扩散层表面存在合金点引起。 扩散工艺质量与检测 1.3器件的电学特性与扩散工艺的关系减小基区宽度β值与基区宽度有关，越窄β就愈大。若β偏小，可以通过提高发射极磷扩温度或延长扩散时间，使基区变薄；2. β值基区宽度be减少复合 体复合与表面复合严重也能造成β偏小，这与硅单晶缺陷和杂质种类有关，尽量选用晶格完好的硅片，选半径与硅相当杂质，采用低温工艺。应加强工艺卫生，避免引入沾污。 SiO2N-SiP-SiN-Sic减小 值 一般认为，磷扩散温度和时间应根据硼扩散的薄层电阻和结深来确定。若 小，结较深就必须提高磷扩散温度或延长扩散时间，反之则降低温度或缩短时间。?