集成电路工艺讲义 (6)

HCl的氧化过程，实质上就是在热生长 SiO2膜的同时，往SiO2中掺入一定数 量的氧离子的过程。氧离子较多的填补 了界面附近的氧空位，形成Si－Cl负电 中心，因此降低了固定正电荷密度和界 面态密度（可使固定正电荷密度降低约 一个数量级）。
杂质在SiO2中的扩散系数
杂质在SiO2层中的扩散系数D与温度T之间的关 系，和在硅中的类似，也有指数关系：
高浓度浅扩散中的反常现象
高浓度磷扩散的反常浓度分布图：
结深和方块电阻的测量
四探针法测量电阻率
离子注入设备
注入离子的浓度分布
_ 1 exp[ ( RR ) ] P( R) = 2σ 2π σ
2 p 2
注入离子浓度的下降表格：
N/Nmax
0.5
±1.2
10-1
±2
10-2
±3
10-3
±3.7
10-4
D = D exp( E / kT )
∞
掩蔽杂质扩散所需要的最小的
SiO2层厚度
X0是N（x）比表面浓度Ns降低3个数量级时的 SiO2厚度 [即x0是当（N（x）/Ns)=10-3时的x值],
x = 4.6 Dt
0
高温氧化（或称为热氧化）就是把硅衬 底片置于1000℃以上的高温下，并通 入氧化性气氛（如氧气、水汽），使衬 底本身表面的一层硅氧化成SiO2。这是 就地取材的一种好方法。
这两种SiO2表面经过干氧氧化后，都可转化为 与光刻胶粘附很好的硅氧烷。
氧化层表面出现斑点 氧化层针孔 界面态
在生产实践中，测量 SiO2层厚度的方法，目 前用的最多的是光干涉 法。
光刻示意图：
侧向腐蚀示意图：
光刻胶的厚度 光刻胶浓度 投影曝光
金属－半导体接触
低势垒接触
例如Au－Si（p型） Pt－Si（p型）
但需先行约定是先平后 直还是先直后平的平直 顺序
需要指出的是，图形的“非”运算 同其它的图形逻辑运算一样，都是 两个或两组图形间的运算
以λ为基础的设计规则
高复合接触
以上讨论说明，简单的金属－半导体接触不 是欧姆接触，必须要采取半导体高掺杂或在 接触面附近出掺入大量强复合中心等措施， 才能成为良好的欧姆接触，为了提高器件的 稳定性、可靠性，对金属电极系统还必须从 其他方面作更深入的研究。
电迁移
偏压温度试验测定可动正离子 （BT试验）
低温钝化（LTP）技术
在低温SiO2上淀积一层磷－铝混合物
磷硅玻璃（P2O5. SiO2)钝化
版图的长度单位 图形层定义 任何层的图形都可用同层 文字注释，一个图形层与一块掩模对应。 图形边框和填充的颜色、线型与线条粗 细、填充花案等，均为非本质的属性 常用的数据格式有：Calma GDSⅡ格式， CIF格式，EDIF格式
dx = 1 dt + 1 dD 1 dN 1 x 2 t 2 D 2 ln( N / N ) N 1 +1 2 ln( N / NB )
j j S B B S
B
扩散温度与扩散时间的选择
预沉积的温度T不可过低
主要扩散方法
一、液态源扩散 二、固态源扩散 箱法扩散：在高温下，杂质氧化物 源的蒸气将充满整个箱内空间，并与硅 在表面起作用。 三、固－固扩散 低温淀积掺杂氧化层
±4.3
10-5
±4.8
10-6
±5.3
10-7
±5.7
_ xR
F
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σபைடு நூலகம்
二氧化硅网络
每一个硅原子的周围有四个氧原子， 构成所谓硅－氧正四面体；而两个相 邻的SiO4四面体之间则依靠公用一个 顶角氧而联系起来，这种把两个SiO4 四面体联系起来的氧原子称为桥键氧。 整个SiO2玻璃就是由这种SiO4四面体 依靠桥键氧相连而混乱排列所构成的， 是三维的环状网络结构。显然， SiO2 玻璃的这种结构是较疏松的。在正常 情况下，其中氧原子与硅原子数目之 比为2：1。
在有限源扩散情况下，表面浓度 与扩散深度成反比，扩散愈深， 则表面浓度愈低。
扩散结深
x = A Dt
j
决定扩散结深的因素共有4个：
1、衬底杂质浓度NE 2、表面杂质浓度Ns 3、扩散时间t 4、扩散温度T
扩散层的方块电阻
对扩散结深影响最大的因素是扩 散温度和扩散时间，特别是扩散 温度。因此，在扩散过程中炉温 的控制很关紧要，通常要求炉温 的偏差小于等于±1℃。
恒定表面浓度的扩散
在t=0,x>0时，N（x，0）＝0； 在t≥0，x＝0时，N（0，t）＝Ns＝常数； 在t ≥0，x－>∞时，N（ ∞，t）＝0。 N(x,t)=Ns
[1
2
π
∫
x/2 0
Dt
e dy ]
y2
余误差函数分布图：
扩散开始时，表面放入一定量的 杂质源，而在以后的扩散过程中 不再有杂质加入，这种扩散就是 有限源的扩散。 有限源扩散时的初始条件图：