加工工藝優(yōu)秀PPT

微納制造技術(shù)概述半導(dǎo)體襯底熱氧化分散離子注入光刻刻蝕化學(xué)氣相淀積物理淀積外延工藝集成CMOS雙極工藝BiCMOSMEMS加工摻雜摻雜分散離子注入擴(kuò)散的基本原理擴(kuò)散方法擴(kuò)散層的主要參數(shù)及檢測離子注入的基本原理離子注入設(shè)備離子注入后的損傷與退火主要用于結(jié)較深（≥0.3m)線條較粗（≥3m）主要適用于淺結(jié)細(xì)線條圖形摻雜摻雜在半導(dǎo)體生產(chǎn)中的作用：1.形成PN結(jié)2.形成電阻3.形成歐姆接觸4.形成雙極形的基區(qū)、發(fā)射區(qū)、集電區(qū)，MOS管的源、漏區(qū)和對多晶硅摻雜5.形成電橋作互連線分散擴(kuò)散的定義：在高溫下，雜質(zhì)在濃度梯度的驅(qū)使下滲透進(jìn)半導(dǎo)體材料，并形成一定的雜質(zhì)分布，從而改變導(dǎo)電類型或雜質(zhì)濃度。Frank-Turnbull機(jī)制3m)線條較粗（≥3m）入射離子與晶格碰撞產(chǎn)生原子移位,形成損傷。預(yù)沉積與推進(jìn)后濃度與深度關(guān)系離子注入后的損傷與退火主要用于結(jié)較深（≥0.替位式雜質(zhì)又稱慢擴(kuò)散雜質(zhì)，間隙式雜質(zhì)又稱快擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝中作為摻雜一般選擇慢擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝容易控制3m)線條較粗（≥3m）當(dāng)雜質(zhì)濃度等于襯底濃度時(shí),對應(yīng)的深度為xj主要用于結(jié)較深（≥0.ImplantationDamage一次缺陷primarydefects離子源(BF3,AsH3,PH3)注入深度取決于加速管的電場能量點(diǎn)缺陷重新組合并擴(kuò)展形成的，如位錯(cuò)環(huán)雜質(zhì)擴(kuò)散預(yù)擴(kuò)散劑量控制推進(jìn)結(jié)深控制雜質(zhì)擴(kuò)散源摻雜機(jī)制O,Au,Fe,Cu,Ni,Sn,MgP,B,As,Al,Ga,Sb,Ge填隙擴(kuò)散機(jī)制硅原子擠走雜質(zhì)，雜質(zhì)再填隙兩種擴(kuò)散機(jī)制并存P,B同時(shí)靠這兩種機(jī)制擴(kuò)散擠出機(jī)制Frank-Turnbull機(jī)制替位式雜質(zhì)又稱慢擴(kuò)散雜質(zhì)，間隙式雜質(zhì)又稱快擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝中作為摻雜一般選擇慢擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝容易控制慢擴(kuò)散雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)快擴(kuò)散雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散雜質(zhì)一維擴(kuò)散模型擴(kuò)散模型采用連續(xù)性方程

J1J2dx擴(kuò)散模型如果D與x無關(guān),Fick第二定律D的溫度依賴性D=Doexp(-EA/kT),式中EA是激活能預(yù)沉積分布余誤差函數(shù)預(yù)沉積預(yù)沉積劑量濃度梯度預(yù)沉積與推進(jìn)后濃度與深度關(guān)系結(jié)深計(jì)算當(dāng)雜質(zhì)濃度等于襯底濃度時(shí),對應(yīng)的深度為xj也叫發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)景象：發(fā)射區(qū)下的基區(qū)推進(jìn)深度較發(fā)射區(qū)外的基區(qū)推進(jìn)深度大產(chǎn)生原因：在擴(kuò)散層中又摻入第二種高濃度的雜質(zhì)，由于兩種雜質(zhì)原子與硅原子的晶格不匹配，造成晶格畸變從而使結(jié)面部份陷落改進(jìn)措施：采用原子半徑與硅原子半徑相接近的雜質(zhì)基區(qū)陷落效應(yīng)擴(kuò)散分布的測試分析濃度的測量四探針測量方塊電阻范德堡法結(jié)深的測量磨球法染色擴(kuò)展電阻CVSIMSRBSAESLWt范德堡法擴(kuò)散系統(tǒng)固態(tài)源液態(tài)源半導(dǎo)體加工工藝原理概述半導(dǎo)體襯底熱氧化分散離子注入光刻刻蝕化學(xué)氣相淀積物理淀積外延工藝集成CMOS雙極工藝BiCMOSMEMS加工定義先使待摻雜的原子或分子電離，再加速到一定的能量，使之注入到晶體中，然后經(jīng)過退火使雜質(zhì)激活離子注入的優(yōu)點(diǎn)精確控制劑量和深度從1010到1017個(gè)/cm2,誤差+/-2%之間低溫:小于125℃掩膜材料多樣photoresist,oxide,poly-Si,metal表面要求低橫向均勻性好(<1%for8”wafer)離子注入離子注入機(jī)種類：離子注入機(jī)的組成離子注入機(jī)結(jié)構(gòu)圖外形臥式立式能量低能量60Kev中能量60kev-200kev高能量200kev以上離子注入系統(tǒng)系統(tǒng)包含離子源(BF3,AsH3,PH3)加速管終端臺主要適用于淺結(jié)細(xì)線條圖形O,Au,Fe,Cu,Ni,Sn,MgP,B,As,Al,Ga,Sb,Ge硅原子擠走雜質(zhì)，雜質(zhì)再填隙替位式雜質(zhì)又稱慢擴(kuò)散雜質(zhì)，間隙式雜質(zhì)又稱快擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝中作為摻雜一般選擇慢擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝容易控制利用強(qiáng)電場使離子加速獲得足夠的能量能夠穿躍整個(gè)系統(tǒng)并注入靶中ImplantationDamage離子源(BF3,AsH3,PH3)入射離子與晶格碰撞產(chǎn)生原子移位,形成損傷。從1010到1017個(gè)/cm2,誤差+/-2%之間擴(kuò)散層的主要參數(shù)及檢測一次缺陷primarydefects替位式雜質(zhì)又稱慢擴(kuò)散雜質(zhì)，間隙式雜質(zhì)又稱快擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝中作為摻雜一般選擇慢擴(kuò)散雜質(zhì)，工藝容易控制P,B同時(shí)靠這兩種機(jī)制擴(kuò)散入射離子與晶格碰撞產(chǎn)生原子移位,形成損傷。庫侖散射與離子能量損失機(jī)理利用強(qiáng)電場使離子加速獲得足夠的能量能夠穿躍整個(gè)系統(tǒng)并注入靶中硅原子擠走雜質(zhì)，雜質(zhì)再填隙質(zhì)量分析器由經(jīng)典力學(xué)選擇所需要的雜質(zhì)離子，篩選掉其他的雜質(zhì)離子加速器利用強(qiáng)電場使離子加速獲得足夠的能量能夠穿躍整個(gè)系統(tǒng)并注入靶中加速管注入深度取決于加速管的電場能量離子束+100kv注入劑量靶室：接受注入離子并計(jì)算出注入劑量：注入劑量I:束流強(qiáng)度A：硅片面積t:注入時(shí)間-+帶硅片的掃描盤在盤上的取樣狹縫離子束抑制柵孔徑法拉弟杯電流積分儀法拉弟杯電流測量劑量的控制FaradaycupDI=It/A庫侖散射與離子能量損失機(jī)理垂直射程高斯深度分布垂直投影射程投影射程：MonteCarloSimulationof50keVBoronimplantedintoSi離子注入損傷與退火退火的作用：1.消除晶格損傷2.激活雜質(zhì)退火的方法：1.高溫?zé)嵬嘶穑河酶邷貭t把硅片加熱至800-1000℃并保持30分鐘特點(diǎn)：方法簡單，設(shè)備兼容，但高溫長時(shí)間易導(dǎo)致雜質(zhì)的再擴(kuò)散。ImplantationDamage入射離子與晶格碰撞產(chǎn)生原子移位,形成損傷。熱處理可以消除損傷和激活雜質(zhì)損傷閾值ImplantationDamage晶體中的缺陷一次缺陷primarydefects二次缺陷Secondarydefects點(diǎn)缺陷重新組合并擴(kuò)展形成的，如位錯(cuò)環(huán)ImplantationDamage等時(shí)退火激活載流子減小二次缺陷SPERapidThermalProcessing減小了雜質(zhì)再分布工藝簡單硅化物的形成熱塑應(yīng)力離子注入的應(yīng)用舉例SIMOX