Cfwtcpe集成电路制造工艺原理(2)

通过上述四项分析进行工艺改进，从而得到合格性能参数。知道半导体器件制造的质量控制

须做哪些工作，能清楚知道通过质量控制，器件生产厂家可提高经济效益、可提高自身产品

的竞争能力、可提高产品的信誉度的原因。知道什么是工艺改革和新工艺的应用？什么是环

境条件改革和工艺条件优化？为什么要注重情报和及时调整产品结构？什么是工业化大生

产？清楚这些问题为什么会成为半导体器件制造中的关键问题？了解半导体器件制造有冗

长的工艺流程，分离器件制造工艺至少有十几步的工艺流程，集成电路制造工艺至少有二十

几步的制造工艺流程。知道集成电路制造比分离器件制造多出了隔离制作和埋层制作两大部

分，知道制作隔离区的目的何在？制作埋层区的目的何在？清楚隔离制作有哪几步工艺构

成？知道隔离氧化、隔离光刻和隔离扩散工艺各自达到什目的；清楚埋层制作有哪几步工艺

构成？知道埋层氧化、埋层光刻和埋层扩散工艺各自达到什目的。

绪论作业：思考题：2个

第一章 衬底材料及衬底制备 (6学

时)

§1.1 衬底半导体材料 3学时

课程内容：

1 常用半导体材料及其特点

1.1 常用半导体材料

1.1.1元素半导体材料

1.1.2化合物半导体材料

1.2 硅材料的特点

1.2.1价格低、纯度高

1.2.2 制成的器件能工作在较高温度下

1.2.3 电阻率选择范围宽

1.2.4 其特有的硅外延平面工艺

1.3 砷化镓材料的特点

1.3.1 载流子的低场迁移率高

1.3.2 禁带宽度更大

1.3.3 能带结构更接近跃迁型

2 硅、砷化镓的晶体结构及单晶硅体

2.1 硅的晶体结构及特点

2.1.1 硅的金刚石型晶胞结构

2.1.2 硅原子沿〈111〉向的排列规律

2.2 砷化镓的晶体结构及特点

Cfwtcpe集成电路制造工艺原理

2.2.1 砷化镓的闪锌矿型晶胞结构

2.2.2 砷化镓的〈111〉向六棱柱晶胞

2.2.3 砷化镓的〈111〉向特点

2.3 硅、砷化镓晶体的制备方法

2.3.1 硅单晶体的制备方法

2.3.2 砷化镓晶体的制备方法

2.4 单晶硅体

2.4.1 单晶硅体呈圆柱状

2.4.2 单晶硅体上具有生长晶棱

3 硅衬底材料的选择

3.1 硅衬底材料的结构参数

3.1.1 结晶质量

3.1.2 生长晶向

3.1.3 缺陷密度

3.2 硅衬底材料的物理参数

3.2.1 电阻率

3.2.2 少数载流子寿命

3.2.3 杂质（载流子）补偿度

3.3 硅衬底材料的电性参数

3.4 其它要注意的问题

3.4.1 电阻率不均匀性问题

3.4.2 重金属杂质和氧、碳含量问题

课程重点: 本节主要介绍了半导体器件（半导体分离器件和半导体集成电路）制造中常用的

半导体材料。在硅、锗元素半导体材料中，普遍应用的是硅半导体材料；在锑化铟、磷化

镓、磷化铟、砷化镓等化合物半导体材料中，最常应用的是砷化镓半导体材料。分别介绍

了硅半导体材料和砷化镓半导体材料各自的特点，相应的应用场合。讨论了硅半导体材料

和砷化镓半导体材料的晶体结构，从中可知，虽然硅晶体具有金刚石型晶胞结构，而砷化

镓晶体具有闪锌矿型晶胞结构，但从晶胞的构成和某些性质有相似的地方，但 应注意其

性质上的根本区别。由硅原子沿〈111〉向的排列规律可知，在一个硅晶体的六棱柱晶胞

中有七个相互平行的{111}面；而七个面构成的六个面间有两种面间距，其中一个体现面

间距大的特点，另一个体现面间距小的特点；每一个{111}晶面具有相同的原子面密度；

原子平面间是靠共价键连接的，而六个面间有两种面间共价键密度，在三个面间每个原子

均为三键连接-体现面间价键密度大的特点，在另三个面间每个原子均为单键连接-体现面

间价键密度小的特点。从结构中可知，面间价键密度小的面间同时面间距大，而面间价键

密度大的面间同时面间距小，由此引入两个结论：面间价键密度小而同时面间距大的面间，

极易被分割，称为硅晶体的解理面；面间价键密度大同时面间距小的面间，面间作用力极

强，则被看作是不可分割的双层原子面，即当一个面看待。砷化镓晶体中原子沿〈111〉

向的排列规律与硅晶体的相似，只不过砷面和镓面交替排列（四个砷面夹着三个镓面或四

个镓面夹着三个砷面）而已。还讨论了硅晶体和砷化镓晶体的制备，硅单晶体通常采用直

拉法或悬浮区熔法进行生长；砷化镓晶体通常采用梯度凝固生长法或液封式直拉法制备。

本节还对半导体器件制造最常用的单晶硅体进行了讨论，可知单晶硅体呈圆柱状，但在单

晶硅体上存在与单晶生长晶向相关的生长晶棱；因为与硅原子沿生长晶向排列有关，沿不

同晶向生长的单晶硅体上晶棱数目不同，晶棱对称程度也不同。最后讨论了硅单晶的质量

参数（硅衬底材料的选择），这对了解硅单晶材料的性能并进而在器件的生产中正确的选

Cfwtcpe集成电路制造工艺原理

择硅衬底材料是至关重要的。

课程难点：硅单晶的晶体结构及结构分析；砷化镓晶体的晶体结构及结构分析。硅单晶的两

种制备工艺及其工艺分析、工艺过程讨论；砷化镓晶体的两种制备工艺及其工艺分析、工

艺过程讨论。硅单晶体的外部特征，导致硅单晶体外部特征与硅单晶体内部结构（原子排

列规律）的对应关系分析讨论。硅单晶体的结构参数要求；物理参数要求和电性参数要求。

基本概念：

1 元素半导体材料-完全由一种元素构成的，具有半导体性质的材料 。

2化合物半导体材料-由两种或两种以上的元素构成的，具有半导体性质的材料 。

3面间共价键密度-在相邻原子面间任取一平行平面，单位面积的共价键露头数。

4少子寿命-少数载流子寿命，它反映了少数载流子保持其电性的时间长短，记为τ。它与

单晶体中的缺陷和重金属杂质的多少有关。

5补偿度-载流子补偿度（杂质补偿度），记为M。由于半导体中的杂质全部电离，则其反映

了半导体材料中反型杂质的多少。

基本要求：了解用于半导体器件制造的半导体材料的类型，了解元素半导体材料的类型及构

成，了解化合物半导体材料的类型及构成。知道半导体器件制造中最常用的硅半导体材料

的特点，知道半导体光学器件制造中最常用的砷化镓半导体材料的特点。清楚硅半导体晶

体和砷化镓半导体晶体的晶体结构，以及它们的结构特点；知道它们在结构上的相似处和

不同处；知道由硅半导体晶体结构分析引入的两个结论，并清楚它们对半导体器件制造的

指导意义。了解硅半导体单晶体是如何制备的，清楚其不同的制备工艺；知道砷化镓半导

体晶体是如何制备的，及其了解各种制备工艺。清楚知道硅半导体单晶体的外部特征，知

道这些外部特征与晶体内部结构之间的密切联系。知道如何进行硅衬底材料的选择，知道

在硅单晶的质量参数中结构参数包括哪一些、物理参数包括哪一些、电性参数是指什么；

对高要求和高性能的集成电路制造，还应注意哪些材料的质量参 …… 此处隐藏：2452字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……