超大规模集成电路技术基础(78).ppt
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1、黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),7.2.2 退火,(1)基本概念 退火 将半导体材料置于高温下一段时间,利用热能,一方面可使材料内的原子进行晶格位置重排以降低材料中缺陷,另一方面激活注入粒子或载流子以恢复迁移率等材料的电学参数。 退火技术 常规退火:将退火材料置于热炉管内,通过长时间高温退火来消除 材料损伤和激活电参数。 快速热退火(RTA):使用各种能源并在极短时间内可完成的退 火工艺。,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),退火温度 Ts 在常规退火的热炉管中退火30分钟后90%的注入离子被激活的温度。 (2)硼和磷的常规退火,图7-9 硅衬底内硼离子注入退火
2、分布,图7-10 硅衬底中离子注入的Ts-S关系,由于固相外延使大剂量注入形成的非晶态表面层在较低Ts即可全部再结晶而激活,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),(3)快速热退火及其装置,图7-11 常规与快速退火杂质分布比较,图7-12 RAT装置,非相干宽带光源:钨丝灯和弧光灯,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),7.3 与离子注入有关的工艺,7.3.1 多次注入和掩膜 (1)多次注入 利用多次注入不同掺杂量和注入能量的组合,可获得所需各种组合杂质分布方法。,图7-13 多次注入的叠加杂质分布,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),(2)掩膜 掩膜层厚
3、度d : 作为掩膜的硅化物,氮化物和光刻胶等材料层的厚度。 穿透系数T: 透过厚度d 掩膜层的离子注入量 和总注入量S之比。 ,(7-9) T 和d 之间的关系 【注】由于 ,可得,图7-14 T 为 (掩膜效率为99.99%)时d-E关系,注入衬底硅,注入衬底砷化镓,: :- 光刻胶:- 。-,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),7.3.2 倾角离子注入:减弱注入离子有效能量,图7-15 倾角离子注入:形成浅结分布,产生串联电阻,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),7.3.3 高能注入和大束流注入,(1)高能注入( ) 无需高温下长时间扩散的深层( 级)掺杂 制备
4、低阻埋层 (2)大束流注入( ) 扩散技术中的预沉积 MOS器件阈值电压的精确调节,图7-16 阈值电压调节,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),(3)氧注入隔离(SIMOX)与绝缘体硅(SOI) (注入能量: ),图7-17 SIMOX技术,图7-18 SOI 工艺,黄君凯 教授,超大规模集成电路技术基础(7-8),第 8 章 薄膜淀积,微电子薄膜:热氧化膜、外延膜、电介质膜、多晶硅膜、金属膜。 外延膜:在单晶半导体衬底上生长另一层单晶半导体膜层。 同质外延:外延层和衬底材料相同(例: ) 异质外延:外延层和衬底材料不相同(例: ) 电介质膜: 等绝缘材料、掩模材料、钝化材料。
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