集成电路设计（第4版）课件 3.6 掺杂.ppt

* 3.1 外延生长 3.2 掩模制作 3.3 光刻原理与流程 3.4 氧化 3.5 淀积与刻蚀 3.6 掺杂原理与工艺 关心每一步工艺对器件性能的影响，读懂PDK， 挖掘工艺潜力。 第3章 集成电路基本工艺 * 3.6 掺杂原理与工艺 掺杂的目的是形成特定导电能力的材料区域,包括N型或P型半导体层和绝缘层，是制作各种半导体器件和IC的基本工艺。 经过掺杂，原材料的部分原子被杂质原子代替。材料的导电类型决定于杂质的化合价。 掺杂可与外延生长同时进行，也可在其后。例如，双极性硅IC的掺杂过程主要在外延之后，而大多数GaAs及InP器件和IC的掺杂与外延同时进行。 * 1. 热扩散掺杂 热扩散是最早也是最简单的掺杂工艺，主要用于Si工艺。施主杂质（五价元素)用P和As，受主杂质（三价元素)可用B。要减少少数载流子的寿命，也可掺杂少量的Au。Si02隔离层常被用作热扩散掺杂的掩膜。扩散过程中，温度与时间是两个关键参数。 在生产双极型硅IC时，至少要2次掺杂，一次是形成基区，另一次形成发射区。在基片垂直方向上的掺杂浓度变化对于器件性能有重要意义。 * 2.离子注入法 离子注入技术是20世纪50年代开始研究，70年代进入工业应用阶段的。随着VLSI超精细加工技术的进展，现已成为各种半导体掺杂和注入隔离的主流技术。 * 离子注入机包含离子源，分离单元，加速器，偏向系统，注入室等。 离子注入机 图 3.14 * 注入法的优缺点 优点： 掺杂的过程可通过调整杂质剂量及能量来精确的控制，杂质分布的均匀。 可进行小剂量的掺杂。 可进行极小深度的掺杂。 较低的工艺温度，故光刻胶可用作掩模。 可供掺杂的离子种类较多，离子注入法也可用于制作隔离岛。在这种工艺中，器件表面的导电层被注入的离子（如Ｏ+）破坏，形成了绝缘区。 缺点： 费用高昂。 在大剂量注入时半导体晶格会被严重破坏并很难恢复。 王志功