超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)1第二次修改課件

黃君凱教授主講:黃君凱教授超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)黃君凱教授本課程的主要參考資料主教材：《半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)》.【美】G.S.May,S.M.Sze著.人民郵電出版社.2007年黃君凱教授參考教材：[1]《超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)》.李興主編.電子工業(yè)出版社．1999年[2]《微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)》.【英】S.A.Campbell著．電子工業(yè)出版社．2003年[3]《超大規(guī)模集成電路技術(shù)》.【英】S.M.Sze主編．科學(xué)出版社．1987年[4]《集成電路工藝基礎(chǔ)》.王陽元等編著．高等教育出版社．1991年1.1半導(dǎo)體材料

表1-1主要的半導(dǎo)體材料及相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域黃君凱教授1.2半導(dǎo)體器件

表1-2主要的半導(dǎo)體器件黃君凱教授黃君凱教授1.3半導(dǎo)體工藝技術(shù)1.3.1關(guān)鍵半導(dǎo)體技術(shù)表1-3重大半導(dǎo)體技術(shù)黃君凱教授1.3.2技術(shù)趨勢表1-4集成電路技術(shù)的發(fā)展情況黃君凱教授表1-5MOS集成電路的發(fā)展圖1-5半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)指南中動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器密度與年份的指數(shù)增長關(guān)系黃君凱教授圖1-7不同技術(shù)推動(dòng)力發(fā)展的曲線黃君凱教授1.4基本制造原理圖1-8集成電路的生產(chǎn)過程核心工藝:氧化光刻刻蝕擴(kuò)散和離子注入金屬化黃君凱教授圖1-9PN結(jié)制備過程示意圖黃君凱教授第2章晶體生長

圖2-1從初始原料到拋光硅片的基本工藝流程

黃君凱教授2.1從熔體生長硅單晶2.1.1初始原料注[1]:純度為98%的冶金純硅。注[2]:純度為ppb（十億分之幾）的電子級(jí)硅（EGS）。黃君凱教授2.1.2Czochralski(切克勞斯基)法拉晶機(jī)（單晶生長機(jī)）

圖2-2單晶生長機(jī)示意圖黃君凱教授圖2-5直拉生長法中，按時(shí)間序列顯示的晶錠從熔料中拉出的情況（下圖）黃君凱教授圖2-6Czochralski法生長的300mm（12英寸）和400mm（16英寸）的晶錠（上圖）黃君凱教授2.1.3雜質(zhì)分布（1）平衡分凝系數(shù)定義:（2-1）

，式中和分別為固-液界面固體和液體側(cè)的雜質(zhì)平衡濃度。表2-1硅中雜質(zhì)的平衡分凝系數(shù)硅中常見雜質(zhì)大部分具有<1。黃君凱教授若熔體中的初始雜質(zhì)濃度為，則熔體中初始雜質(zhì)重量為，

積分上式:

解出函數(shù)關(guān)系:,(2-4)黃君凱教授圖2-7從熔體中生長晶體時(shí)，固體內(nèi)雜質(zhì)分布與固化分?jǐn)?shù)之間的函數(shù)關(guān)系曲線黃君凱教授先凝固的晶體中雜質(zhì)較多先凝固晶體中雜質(zhì)較少后凝固的晶體中雜質(zhì)較多后凝固的晶體中雜質(zhì)較少黃君凱教授2.1.4有效分凝系數(shù)（1）有效分凝系數(shù)

定義：，（2-5）圖2-8固-液體附近摻雜濃度分布注意：圖中，為滯流層寬度。這里的為拉晶速率（晶體生長速率），令

注意到，,以及則上式可簡化為:解出,(2-6)黃君凱教授黃君凱教授邊界條件：處，注意，上述第二式為《半導(dǎo)體物理》中式（5-158）：將邊界條件代入式（2-6），可得：

，(2-7)當(dāng)時(shí)，，故：

，即

，（2-8）

黃君凱教授黃君凱教授注意:當(dāng)生長參數(shù)的值較大時(shí),1,可在晶體中形成均勻的雜質(zhì)分布。當(dāng)