半导体制作工艺掺杂课件.pptVIP

  1. 1、本文档共118页,可阅读全部内容。
  2. 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

芯片制造工艺掺杂扩散和离子注入

主要内容l5.1概述l5.2扩散l5.3离子注入掺杂l5.4掺杂质量评价l5.5实训扩散工艺规程

l为了在硅片内部指定区域得到选择性掺杂,核心步骤为:(1)在硅片表面生长一层二氧化硅层。该二氧化硅层除了保护硅片表面和绝缘外,其关键是作为掺杂杂质的阻挡层。二氧化硅层将阻挡掺杂原子进入硅表面。(2)在硅片表面的二氧化硅层上确定“窗口”(window)。该窗口的大小和形状对应于需要的掺杂区域。(3)用腐蚀剂去掉窗口内的二氧化硅,但不除去硅,使窗口的硅表面暴露在外。(4)把整个硅片置于掺杂源下,通过扩散或离子注入使掺杂原子进入二氧化硅未覆盖的区域中,从而改变硅的杂质性质。

5.1概述l掺杂是指将需要的杂质原子掺入到特定的半导体区域中,用于对衬底基片进行局部掺杂。以达到改变半导体电学性质,形成PN结、电阻、欧姆接触的目的。l扩散和离子注入

ⅢA族受主掺质(P型)ⅣA族半导体ⅤA族施体掺质(N型)元素硼原子量元素原子量元素氮原子量5碳硅锗锡67铝133149143250磷153351镓砷铟锑

5.2扩散l扩散是微电子工艺中最基本的工艺之一,是在约1000℃的高温、p型或n型杂质气氛中,使杂质向衬底硅片的确定区域内扩散,达到一定浓度,实现半导体定域、定量掺杂的一种工艺方法,也称为热扩散。l在集成电路发展初期是半导体器件生产的主要技术之一。但随着离子注入的出现,扩散工艺在制备浅结、低浓度掺杂和控制精度等方面的巨大劣势日益突出,在制造技术中的使用已大大降低。

扩散机理掺杂剂在半导体中的扩散可以看成是:杂质原子在晶格中以空位或间隙原子形式进行的原子运动。杂质原子的扩散方式有以下几种:①交换式:两相邻原子由于有足够高的能量,互相交换位置。②空位式:由于有晶格空位,相邻原子能移动过来。③填隙式:在空隙中的原子挤开晶格原子后占据其位,被挤出的原子再去挤出其他原子④在空隙中的原子在晶体的原子间隙中快速移动一段距离后,最终或占据空位,或挤出晶格上原子占据其位。以上几种形式主要分成两大类:①替位式扩散。②间隙式扩散。

B在硅中的扩散曲线P在硅中的扩散曲线

多晶硅中的杂质扩散在多晶硅薄膜中进行杂质扩散的扩散方式与单晶硅中的方式是不同的,因为多晶硅中有晶粒间界存在,所以杂质原子主要沿着晶粒间界进行扩散。主要有三种扩散模式:①晶粒尺寸较小或晶粒内的扩散较快,以至从两边晶粒间界向晶粒内的扩散相互重叠,形成如图A类分布。②晶粒粒较大或晶粒内的扩散较慢,所以离晶粒间界较远处杂质原子很少,形成如图B类分布。③与晶粒间界扩散相比,晶粒内的扩散可以忽略不计,因此形成如图C类分布。所以多晶扩散要比单晶扩散快得多,其扩散速度一般要大两个数量级。

5.2.1间隙扩散原子半径比硅小的杂质原子在硅片中不占据格点位置,只是从一个位置移动到另一个位置

间隙式扩散?间隙式杂质:存在于晶格间隙的杂质。以间隙形式存在于硅中的杂质,主要是那些半径较小、不容易和硅原子键合的原子。?间隙式扩散:间隙式杂质从一个间隙位置到另一个间隙位置的运动称为间隙式扩散。?间隙式杂质在硅晶体中的扩散运动主要是间隙式扩散。

?对间隙杂质来说,间隙位置是势能极小位置,相邻的两个间隙之间是势能极大位置。间隙杂质要从一个间隙位置运动到相邻的间隙位置上,必须要越过一个势垒,势垒高度W一般为0.6i~1.2eV。?间隙杂质一般情况下只能在势能极小位置附近做热振动,振动频率约为1013~1014/s,室温下平均振动能只有0.026eV,也就是在1200度的高温下也只有0.13eV。?间隙杂质只能依靠热涨落才能获得大于W的能量,越过势垒跳到近邻的间i隙位置。

间隙杂质的热振动频率为?,根据玻尔兹曼统计分布,热0涨落获得能量大于W的几率正比于exp(-W/kT),则得到间i隙杂质的跳跃率(每秒的跳跃次数)为i?温度越高,间隙杂质的跳跃率越高,间隙式扩散越容易。室温下,约每分钟一次。

5.2.2替位(空位)扩散高温下,晶格处原子在平衡格点作热振动,它有一定几率获得足够的能量,离开格点,形成空位,即空格点。临近的杂质原子移动到空位上,而逃逸出来的原子进入间隙或跑到晶片表面

?对替位杂质来说,在晶格位置上势能相对最低,而间隙处是势能最高位置。?与间隙杂质相同,替位杂质要从一个格点位置运动到近邻格点上,必须要越过一个势垒。势垒高度为W。s?替位杂质的运动比间隙杂质更为困难,首先要在近邻出现空位,同时还要依靠热涨落获得大于势垒高度W的能量才能实现替位运动。s

平衡时单位体积的空位数为:N是单位体积内所含的晶格数,W代表形成一个空位所需要的能量。v则每个格点上出现空位的几率为:根据玻尔兹曼统计规律,替位杂质依靠热涨落跳过

文档评论(0)

133****6142 + 关注
官方认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

认证主体成都美鑫可研科技文化有限公司
IP属地四川
统一社会信用代码/组织机构代码
91510100MADHJ0RX18

1亿VIP精品文档

相关文档