微電子

微電子名詞解釋　　

微電子技術(shù)是以集成電路技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)、制造和使用微小型電子元器件和電路，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的一種新型技術(shù)；同時(shí)，它也泛指應(yīng)用大規(guī)�；虺�大規(guī)模集成電路，并綜合利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，生產(chǎn)現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)、通信產(chǎn)品以及在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用這些產(chǎn)品的一種綜合技術(shù)。

微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，特點(diǎn)是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術(shù)對(duì)信息時(shí)代具有巨大的影響。

微電子工藝概論

1擴(kuò)散工藝

A擴(kuò)散是摻雜的一種工藝
B半導(dǎo)體中常用的雜質(zhì)有：受主雜質(zhì)（P型）：硼 施主雜質(zhì)（N型）：磷，砷，銻
C 擴(kuò)散三步曲
（1） 預(yù)淀積擴(kuò)散：在擴(kuò)散過(guò)程中，硅片表面雜質(zhì)濃始終不變，又稱(chēng)恒表面源擴(kuò)散。
（2） 推進(jìn)擴(kuò)散：除表面以外的任何地方的初始雜質(zhì)濃度均為0。
（3） 激活：激活雜質(zhì)原子，改變了硅的導(dǎo)電率。
D 雜質(zhì)擴(kuò)散種類(lèi)
替代擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散，現(xiàn)今流行的是替位擴(kuò)散

2 離子注入工藝

A 離子注入工藝是摻雜工藝中最重要的一項(xiàng)，各方面都明顯優(yōu)于擴(kuò)散。
B 離子在注入時(shí)有2種能量損失的類(lèi)型
（1） 電子碰撞（與核外電子作用）：離子質(zhì)量比電子質(zhì)量大很多，每次碰撞后離子能量損失小，產(chǎn)生小角度散射。
（2） 原子碰撞（同核碰撞）：由于兩者質(zhì)量相當(dāng)，能量損失大，產(chǎn)生大角度的散射。
C 溝道效應(yīng)
離子注入時(shí)，離子即未與電子也未與原子核發(fā)生碰撞而是穿過(guò)了晶格間隙使得該離子比那些發(fā)生碰撞的原子穿透得更深。他的控制方法主要有以下幾種：
（1） 傾斜硅片，偏離垂直方向7度已大于臨界角注入。
（2） 屏蔽氧化層
（3） 硅預(yù)非晶化，預(yù)先注入點(diǎn)不活潑粒子si+
（4） 用質(zhì)量較大的原子
D 退火
（1） 分類(lèi)：高溫爐退火；快速熱退火（RTA）
（2） 退火作用：修復(fù)硅晶格結(jié)構(gòu)并激活雜質(zhì)——硅鍵。
（3） 退火時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，雜質(zhì)的激活就越充分。

3 熱氧化工藝

一始，先講一下SiO2的問(wèn)題，這有助于理解以后的內(nèi)容
A SiO2薄膜結(jié)構(gòu)：其基本單元是一個(gè)由Si——O原子組成的正四面體（圖插不進(jìn)，就略了）
B SiO2的化學(xué)性質(zhì)：它不溶于水和酸，但溶于HF
C SiO2的作用：
（1） 作為雜質(zhì)選擇擴(kuò)散的掩蔽膜
（2） 作為器件表面的保護(hù)和鈍化膜
首先，可以避免硅表面被鑷子劃傷以及蒸發(fā)，燒結(jié)，封裝中可能帶來(lái)的雜質(zhì)玷污，起了保護(hù)硅的作用。
其次，它可以使硅片表面，p-n結(jié)與外界氣氛隔離開(kāi)來(lái)，從而減弱了環(huán)境氣氛對(duì)硅片表面性質(zhì)的影響。
（3） 作為集成電路的隔離介質(zhì)和絕緣介質(zhì)
（4） 作為電容器，柵氧或儲(chǔ)存器單元結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)材料
（5） 作為MOS場(chǎng)效應(yīng)管的絕緣柵材料。
現(xiàn)在，再來(lái)講氧化物生長(zhǎng)
D 熱氧化方法
（1） 干氧法：用氧作為氧化劑
（2） 濕氧法：用氧和水的混合劑作為氧化劑
E 影響氧化物生長(zhǎng)的因素（速率影響）
（1） 摻雜效應(yīng)：重?fù)诫s的硅要比輕摻雜的氧化速度快
（2） 晶向：（111）面的硅原子密度比（100）面大，因此，在線性階段（111）硅單晶的氧化速率比（100）稍快，但電荷堆積要多
（3） 壓力：生長(zhǎng)速率將隨電壓增大而增大。
最后，我們來(lái)看一下熱氧化工藝中最重要的一個(gè)問(wèn)題，局部腰花
F 用淀積氮化物（Si3N4）作為氧化阻擋層，因此這不能被氧化，所以刻蝕后的區(qū)域可用來(lái)選擇性氧化（局部氧化）
G 鳥(niǎo)嘴效應(yīng)
在局部氧化時(shí)，氧化劑穿過(guò)SiO2層橫向擴(kuò)散，在Si3N4掩膜層的邊緣附近形成“鳥(niǎo)嘴”區(qū)域。
（1） 若Si3N4加厚，則“鳥(niǎo)嘴”就見(jiàn)效，缺陷就要增加。
（2） 若SiO2膜加厚，則可減小缺陷，但“鳥(niǎo)嘴”就增大。
（3） 較高的氧化溫度可以獲得較小的“鳥(niǎo)嘴”
（4） 采用（111）晶向的P溝工藝比采用（100）晶向的N溝工藝有更短的“鳥(niǎo)嘴”
（5） 為了減小氧化物掩膜和硅之間的應(yīng)力，在他們之間熱生長(zhǎng)一層薄氧化層，稱(chēng)之為墊氧。

4 光刻工藝

A 光刻的基本步驟
（1） 脫水烘
（2） 打底膜
（3） 涂膠
（4） 前烘（軟烘）
（5） 顯影
（6） 后烘（堅(jiān)膜）
（7） 腐蝕
（8） 去膠
B 光刻膠類(lèi)型
（1） 正膠：不溶于顯影藥水，曝光后溶于顯影藥水。
（2） 負(fù)膠：溶于顯影藥水，曝光后不溶于顯影藥水。
C 曝光方式（光學(xué)曝光）
光源均采用紫外線
（1） 接觸式曝光
（2） 接近式曝光
（3） 投影式曝光

5 刻蝕工藝

通常在光刻工藝中結(jié)合使用此項(xiàng)工藝，當(dāng)光刻膠溶解于藥水后將SiO2露在外面然后進(jìn)行刻蝕，而光刻膠便起到了保護(hù)的作用。
一 工藝分類(lèi)
1 干法刻蝕
1） 將硅片暴露在氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，等離子體與硅片發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而去掉暴露在表面的材料。
2） 優(yōu)點(diǎn)：橫向腐蝕小，無(wú)化學(xué)廢液，分辨率高，濕線條。
缺點(diǎn)：成本高，設(shè)備復(fù)雜
2 濕法刻蝕
1）用液體化學(xué)試劑以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。
2）用時(shí)短，成本低，操作簡(jiǎn)單
3 以上2種方法經(jīng)常結(jié)合使用
6 化學(xué)氣相淀積工藝
淀積工藝其實(shí)就薄膜淀積的過(guò)程，常用的材料有SiO2和Si3N4，金屬和金屬化合物薄膜。
一 薄膜生長(zhǎng)的3個(gè)過(guò)程
1 晶體形成
2 聚集成束，也稱(chēng)島生長(zhǎng)
3 形成連續(xù)的膜
二 CVD化學(xué)過(guò)程
化學(xué)氣相淀積是通過(guò)氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在硅片淀積一層固體膜的工藝，主要過(guò)程是：1高溫分解 2 光分解 3 還原反應(yīng) 4 氧化反應(yīng) 5 氧化還原反應(yīng)。
三CVD分類(lèi)
1 APCVD 常壓CVD
2 LPCVD 低壓CVD
3 PECVD 等離子體增強(qiáng)CVD
4 HDCVD 高密度等離子CVD
四 不同物質(zhì)薄膜作用
1 SiO2： 在VLSI多層金屬中，可以做ILD，淺槽隔離的填充無(wú)和側(cè)墻等
2 Si3N4：被用作硅片最終的鈍化保護(hù)層
以上2個(gè)不能阻礙注入，但可以使其注入較淺，形成active
3 多 3 多晶硅：在MOS器件中，摻雜的多晶硅作為柵電極，也能阻礙注入，也就是所謂的自對(duì)準(zhǔn)工藝。
4 氧化硅： 成為光刻掩膜中有用的抗反射層。

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