半导体工艺原理----刻蚀工艺(2013.5.13)(贵州大学)
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1.根据扩散源的不同有三种扩散工艺:固态源扩散,液态源扩散,气态源扩散。
2.固相扩散工艺微电子工艺中的扩散,是杂质在晶体内的扩散,是固相扩散工艺。
固相扩散是通过微观粒子一系列随机跳跃来实现的,这些跳跃在整个三维方向进行,主要有三种方式:间隙式扩散替位式扩散间隙—替位式扩散3.什么是离子注入离化后的原子在强电场的加速作用下,注射进入靶材料的表层,以改变这种材料表层的物理或化学性质.注入离子在靶内受到的碰撞是随机的,所以杂质分布也是按几率分布的。
离子进入非晶层(穿入距离)的分布接近高斯分布.4.离子注入的沟道效应沟道效应当离子沿晶轴方向注入时,大部分离子将沿沟道运动,几乎不会受到原子核的散射,方向基本不变,可以走得很远。
5.减少沟道效应的措施(1)对大的离子,沿沟道轴向(110)偏离7-10o(2)用Si,Ge,F,Ar等离子注入使表面预非晶化,形成非晶层.(3)增加注入剂量(晶格损失增加,非晶层形成,沟道离子减少).(4)表面用SiO2层掩膜.6.损伤退火的目的(修复晶格,激活杂质)A.去除由注入造成的损伤,让硅晶格恢复其原有完美晶体结构B.让杂质进入电活性(electrically active)位置-替位位置。
C.恢复电子和空穴迁移率7.退火方法a.高温退火b.快速退火:激光、高强度光照、电子束退火、其他辐射.8.注入方法a直接注入离子在光刻窗口直接注入Si衬底。
射程大、杂质重时采用。
b间接注入;通过介质薄膜或光刻胶注入衬底晶体。
间接注入沾污少,可以获得精确的表面浓度。
c多次注入通过多次注入使杂质纵向分布精确可控,与高斯分布接近;也可以将不同能量、剂量的杂质多次注入到衬底硅中,使杂质分布为设计形状。
9.降低系统自掺杂方法a.降低系统自掺杂的有效方法是对石墨基座进行HCl 高温处理,处理的温度应该高于外延生长温度。
b.所谓高温处理就是用HCl 在高温下把基座上淀积的硅腐蚀掉,在腐蚀后立即在基座上包一层本征硅用来封闭基座。
半导体器件的制备工艺与原理解析半导体器件是当代电子科技中最重要的一部分,如今是电子产品中的核心部件。
从手机、电脑,到数控机床和汽车,半导体器件无处不在。
在众多的半导体器件中,最重要的是集成电路芯片,关于这些芯片的制备工艺和原理,是半导体制造中最核心的内容。
本文将系统地探讨半导体器件的制备工艺和原理解析。
1. 半导体器件的基本原理半导体器件是一种半导体材料制成的电子元器件,主要包括二极管、三极管、场效应器件、光电池、功率器件和集成电路等。
半导体是一种电阻率介于导体和绝缘体之间的材料。
在导体中,自由电子数量很多,在绝缘体中则很少。
而在半导体中,虽然自由电子较少,但只要具备条件,就可以对电子进行精确控制,从而实现特定的电学性能。
半导体器件的基本原理都与半导体材料中的电子特性有关。
(1)半导体的导电性半导体材料中自由电子与空穴的数量相等,相当于这两种载流子在半导体材料中电中性分布。
但当外部电场或光照作用于半导体材料中时,就会出现电子或空穴的不均匀分布,就形成了导电。
(2)PN结PN结是半导体中最基本的电子器件。
PN结由P区和N区组成,是由两种不同类型的半导体材料在一定工艺条件下融合而成。
在PN结中,P区富电子空穴,N区富电子,两个区域的材料交界处形成一个“结”。
当PN结正向偏压时,此时电子从N型半导体区向P型半导体区移动时,由于其能量足够,就可以跨越PN结,进入P型半导体区,使P型半导体区中的空穴流动向N型半导体区,这就是PN结导通了电流。
反向偏压时,应用电势既不增加P-N结电容的电通量,异物禁带宽度也不发生变化,反向电压也不足以使较宽的带隙内的电子加速到足以穿越禁带,而只是引发一些小电流。
(3)场效应晶体管场效应晶体管(FET)是基于半导体材料的电子器件。
与其他晶体管一样,场效应晶体管可以完成电子放大、开关和滤波等操作。
FET的工作原理是通过控制半导体材料中的载流子数量实现电流的控制。
当电压施加到FET的门极时,半导体材料中的电子数量会受到控制。
蚀刻工艺半导体
蚀刻工艺是半导体制造过程中的重要步骤。
它主要用于制作微细结构,如晶体管的栅极、电容器的电极等。
蚀刻工艺分为湿法蚀刻和干法蚀刻两种类型。
湿法蚀刻是指使用化学液体腐蚀材料表面来制造微细结构的方法。
湿法蚀刻液的成分和浓度可以根据不同的材料和结构进行调整。
常用的湿法蚀刻液有氢氟酸、硝酸、氢氧化钠等。
干法蚀刻是指使用气体或等离子体来腐蚀材料表面的方法。
它比湿法蚀刻具有更高的选择性和更好的均匀性。
常用的干法蚀刻方法有反应离子束蚀刻、物理气相蚀刻等。
蚀刻工艺对半导体器件的制造过程起着至关重要的作用。
它决定了器件的准确性、性能和可靠性。
因此,在半导体制造过程中,蚀刻工艺的优化和控制非常重要。
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简介在积体电路制造过程中,常需要在晶圆上定义出极细微尺寸的图案(图案),这些图案主要的形成方式,乃是藉由蚀刻(蚀刻)技术,将微影(微光刻)后所产生的光阻图案忠实地转印至光阻下的材质上,以形成积体电路的复杂架构。
因此蚀刻技术在半导体制造过程中占有极重要的地位。
广义而言,所谓的蚀刻技术,包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部份去除的技术。
而其中大略可分为湿式蚀刻(湿蚀刻)与干式蚀刻(干式蚀刻)两种技术。
早期半导体制程中所采用的蚀刻方式为湿式蚀刻,即利用特定的化学溶液将待蚀刻薄膜未被光阻覆盖的部分分解,并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除,而达到蚀刻的目的。
湿式蚀刻的进行主要是藉由溶液与待蚀刻材质间的化学反应,因此可藉由调配与选取适当的化学溶液,得到所需的蚀刻速率(蚀刻率),以及待蚀刻材料与光阻及下层材质良好的蚀刻选择比(选择性)。
然而,随着积体电路中的元件尺寸越做越小,由于化学反应没有方向性,因而湿式蚀刻是等向性(各向同性)的,此时,当蚀刻溶液做纵向蚀刻时,侧向的蚀刻将同时发生,进而造成底切(咬边)现象,导致图案线宽失真。
因此湿式蚀刻在次微米元件的制程中已被干式蚀刻所取代。
干式蚀刻通常指利用辉光放电(辉光放电)方式,产生包含离子,电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的电浆来进行图案转印(模式传输)的蚀刻技术。
在本章节中,将针对半导体制程中所采用的蚀刻技术加以说明,其中内容包括了湿式蚀刻与干式蚀刻的原理,以及其在各种材质上的应用。
但基于干式蚀刻在半导体制程中与日俱增的重要地位,因此本章节将以干式蚀刻作为描述的重点。
涵盖的内容包括电浆产生的原理,电浆蚀刻中基本的物理与化学现象,电浆蚀刻的机制,电浆蚀刻制程参数,电浆蚀刻设备与型态,终点侦测,各种物质(导体,半导体,绝缘体)蚀刻的介绍,微负载效应及电浆导致损坏等。
5-1-1蚀刻技术中的术语5 - 1 - 1A型等向性与非等向性蚀刻(各向同性和各向异性蚀刻)不同的蚀刻机制将对于蚀刻后的轮廓(资料)产生直接的影响。