硅集成工艺第01课

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本专业的发展现状
相当紧缺人才，无论是学术研究、工艺生产、 相当紧缺人才，无论是学术研究、工艺生产、 人才 还是器件及集成电路设计都很需要。 还是器件及集成电路设计都很需要。
有志于学术研究的， 有志于学术研究的，对理论和实践操作都要深入理 解。 投身于实际工作的， 投身于实际工作的，对实践性强的课程要多动脑思 多动手练习，并且要千方百计的进行现场实习， 考，多动手练习，并且要千方百计的进行现场实习， 增加经验，提高就业竞争力。 增加经验，提高就业竞争力。 关键是抓住自己喜欢的方向深入钻研。 关键是抓住自己喜欢的方向深入钻研。
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成绩评定
平时30分 期末考试 分 平时 分，期末考试70分 平时成绩包括
作业40% 作业 出勤、课堂提问 出勤、课堂提问30% 小测验30% 小测验
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第一章 Si的晶体结构 的晶体结构
六大高新 技术
材料
信息
生物
能源
aSi = 5.4305 A, aGe = 5.6463 A
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
四．
原子密度
定义： 定义：原子密度 = 晶胞所含的原子数
晶胞的体积
Si、Ge每个晶胞所含的原子数为 、 每个晶胞所含的原子数为
8 Si、Ge的原子密度为 3 、 的原子密度为 a
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电子科学与技术专业情况
微电子学与固体电子学大体上包含如下内容
半导体材料学 Si、Ge、GaAs、GaN、InP等等。 等等。 、 、 、 、 等等 半导体器件学
电子器件、光电子器件、光子器件、传感器件、 电子器件、光电子器件、光子器件、传感器件、微机械 器件等 集成电路设计学 模拟、数字、 模拟、数字、混合 半导体器件及集成电路的制造学 涉及工艺问题
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
六．
Si晶体内部的空隙 晶体内部的空隙
Si晶体的内部不是全部被 原子填满的，而是存 晶体的内部不是全部被Si原子填满的， 晶体的内部不是全部被 原子填满的 在相当大的“空隙” 在相当大的“空隙”。 晶体的空间利用率
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晶向、 §1.2 晶向、晶面和堆积模型
二．
晶向的表示法
以晶胞为基础， 以晶胞为基础 ， 建立笛 卡尔坐标系来描述晶向。 卡尔坐标系来描述晶向 。 以晶胞的某一个格点作 为原点， 为原点 ， 立方体的三个 边作为基矢x,y,z， 则其 边作为基矢 ， 他所有格点的位置可由 基矢L来表示 来表示。 基矢 来表示。
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第一章 Si的晶体结构 的晶体结构
c-Si
pc-Si
α-Si
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nc-Si
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
本节通过介绍晶体学上的几个概念来了解Si 本节通过介绍晶体学上的几个概念来了解 晶体的结构特点。 晶体的结构特点。
电子线路、模拟电路、数字电路、信号与系统、单 电子线路、模拟电路、数字电路、信号与系统、 片机、微机原理、可编程器件、 片机、微机原理、可编程器件、DSP及相应的专业 及相应的专业 课程设计等电路相关课程可以使你掌握电路知识。 课程设计等电路相关课程可以使你掌握电路知识。 通信原理、 通信原理、自动控制原理等其他专业的重要课程也 能极大的丰富和拓展你们的视野，若以后从事相关 能极大的丰富和拓展你们的视野， 工作上手也非常快。 工作上手也非常快。
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
三．
晶格常数
立方晶胞的边长为a，称为晶格常数。 立方晶胞的边长为 ，称为晶格常数。 虽然Si、 、金刚石有相同的晶格结构， 故，虽然 、Ge、金刚石有相同的晶格结构，但由 于组成的原子不同，晶格常数也是不同的。 于组成的原子不同，晶格常数也是不同的。 300K时， 时
1 1 ×8 + ×6 + 4 = 8 8 2
Si：5×1022/cm3,Ge：4.4×1022/cm3 ： × ： ×
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
五．
共价四面体
晶体中， 在Si、Ge晶体中，每一个原子都 、 晶体中 个最近邻的原子， 有 4个最近邻的原子 ， 它们处在 个最近邻的原子 四面体的4个顶角上 个顶角上。 四面体的 个顶角上。 原子之间是共价键， 原子之间是共价键， 构成一个四 面体形状。 面体形状。 键角=109°28′ ° 键角 键长= 键长 3a
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本课程的体系
Si的晶体结构 的晶体结构——§1 的晶体结构 § 单项工艺1：热处理和离子注入——§2、3、 单项工艺 ： 热处理和离子注入 § 、 、 4 单项工艺2：薄膜制备 单项工艺 ：薄膜制备——§5、6、7 § 、 、 单项工艺3：图形转移 单项工艺 ：图形转移——§8 § 工艺集成——§9、10 § 、 工艺集成
单晶Si（ 单晶 （Single Crystal Silicon——c-Si） ）
由单一晶格周期性重复排列构成的晶体结构
多晶Si（ Silicon——poly-Si） 多晶Si（Polycrystalline Silicon——poly-Si）
由很多具有不同晶向的晶粒无规则堆积而成， 由很多具有不同晶向的晶粒无规则堆积而成，晶粒 内部是单晶结构，而晶粒之间为无序的晶粒间界。 内部是单晶结构，而晶粒之间为无序的晶粒间界。
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晶向、 §1.2 晶向、晶面和堆积模型
§1.2.1 晶向
一．
定义
对于任何一种晶体来说，晶格中的原子总可以被 对于任何一种晶体来说， 看作是处在一系列方向相同的平行直线系上，这 看作是处在一系列方向相同的平行直线系上， 种直线系称为晶列。 种直线系称为晶列。晶体的许多性质都同晶列方 向有关， 向有关，故实际工作中就要对不同晶列方向有所 标记。 标记。 通常用“晶向”来表示一族晶列所指的方向。 通常用“晶向”来表示一族晶列所指的方向。
晶体中的最小重复单元称为原胞。 晶体中的最小重复单元称为原胞。 立方晶系中，晶格即晶胞=原胞 原胞。 立方晶系中，晶格即晶胞 原胞。但其他晶系却不一 定。
2.
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
3.
Si的晶胞 的晶胞 由面心立方单元中心到 顶角引八条对角线， 顶角引八条对角线，在 其中不相邻的四条线的 中点各加一个原子， 中点各加一个原子，即 的晶胞结构。 为Si的晶胞结构。金刚 的晶胞结构 石结构。 石结构。 还可以认为是两个重叠 在一起的面心立方晶格 沿体对角线位移四分之 一长度套构而成。 一长度套构而成。
一．
晶格
任一晶体都可以看成由质点（原子、分子、离子） 任一晶体都可以看成由质点（原子、分子、离子） 在三维空间中按一定规则做周期性重复排列所构 成的。 成的。 晶体的这种周期性结构称为晶体格子，简称晶格。 晶体的这种周期性结构称为晶体格子，简称晶格。 晶格是重复的格子，不一定是立方体。 晶格是重复的格子，不一定是立方体。
非晶Si（ 非晶 （Amorphous Silicon——α-Si） ）
短程有序而长程无序的无规则网络结构。 短程有序而长程无序的无规则网络结构。
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第一章 Si的晶体结构 的晶体结构
多孔硅（ 多孔硅（Porous Silicon-PS） ）
用电化学方法制备的，具有一定数量和尺寸孔洞的新形态Si 用电化学方法制备的，具有一定数量和尺寸孔洞的新形态 材料。首次实现了室温的Si基材料光发射 基材料光发射。 材料。首次实现了室温的 基材料光发射。
每一章讲一道工序，每一章都是重点， 每一章讲一道工序，每一章都是重点，因为做一个器件或集成电路每 一道工序都会用到。 一道工序都会
本课程的体系
参考文献
《 微电子制造科学原理与工程技术（ 第二版） 》 微电子制造科学原理与工程技术 （ 第二版 ） Stephen A. Campbell著，曾莹等译。 著 曾莹等译。 《半导体器件－物理与工艺（第二版）》，施敏著 半导体器件－物理与工艺（第二版） 网上资料
Si集成电路工艺基础 集成电路工艺基础
绪论
电子科学与技术专业情况
一级学科的分支 微电子技术是整个现代电子技术的基础 本领域包括哪些方面的知识
本专业的发展现状 本专业的课程安排 本课程的体系 成绩评定
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电子科学与技术专业情况
“电子科学与技术” 一级学科包含五个二级学 电子科学与技术” 电子科学与技术 科：
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
见书p1图 见书 图1.1
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§1.1 Si晶体结构的特点 晶体结构的特点
二．
1.
晶胞
定义：能够最大限度地反映晶体立方对称性质的 定义： 最小重复单元。 最小重复单元。 晶胞不一定是晶体中最小的重复单元， 晶胞不一定是晶体中最小的重复单元，但是它是 能反映晶体结构的立方对称性的最小重复单元。 能反映晶体结构的立方对称性的最小重复单元。