超大规模集成电路技术基础2）修改第二次课件.ppt

黄君凯 教授 2.2.1 单晶硅棒中掺杂浓度 的分布 定义 （1）多晶硅棒中初始掺杂浓度为 ，则： （2）单晶硅棒中掺杂浓度为 ，则： （3）熔区中掺杂浓度为 ，则： 2.2 硅悬浮区熔法 图2-9 悬浮区熔法 黄君凯 教授 设硅比重为 ，晶棒截面为 ， 处熔区长度为 ，当熔区从尾向顶端移动 距离时，熔区中掺杂杂质数量的改变 为： 图2-10 杂质分布模型 多晶硅中 单晶硅中 黄君凯 教授 当 ，对上式两边积分： 解出： （2-9） 这里注意到晶棒尾端初始熔区中的掺杂杂质数量 ，而任一熔区中有 ，代入上式： （2-10） 黄君凯 教授 先区熔（尾端）硅棒中杂质较少 后区熔（顶端）硅棒中杂质较多 图2-11 分布曲线 黄君凯 教授 一次悬浮区熔提纯效果比Czochralski法差 区熔精炼工艺：多次悬浮区熔法实现了晶体提纯 2.2.2 晶体提纯：区熔精炼工艺 图2-12 多次区熔提纯分布 黄君凯 教授 （1）常规掺杂 当熔区中初始掺杂浓度 远大于多晶硅棒初始掺杂浓度 时，由式（2-9）可得： （2-11） 这里 ，同理可得： （2-12） 【结论】当 较小时， ，故 几乎保持不变。 2.2.3 区熔法掺杂 黄君凯 教授 （2）均匀掺杂：中子辐照工艺 当 较小时，采用热中子对硅片进行辐照，可获得均匀掺杂 ： 图2-13 常规掺杂 图2-14 中子辐照掺杂 中子在硅中穿透深度100cm 半衰期2.62小时 黄君凯 教授 2.3.1 多晶砷化镓初始材料 （1）As-Ga系的相图 复相系统：在一定条件下，某种物质体系内可能含有两个以上不 同的子系统，这个体系称为复相系统。 相：具有相同物理性质和化学性质的子系统构成一个相。 相变：两个相互接触的相之间的宏观物质变化称为相变。 2.3 GaAs晶体生长技术 黄君凯 教授 图2-15 As-Ga系相图 黄君凯 教授 （2）蒸汽压：挥发性表征 硅熔点蒸汽压： 1412 atm 砷化镓熔点蒸汽压： 1240 ~1atm 砷化镓熔体中，气相态砷 和 的蒸汽压，富砷大于富镓，而气相态镓的 蒸汽压，富镓大于富砷。 由于砷蒸汽压大于镓，砷更容易挥发，导致砷化镓熔体成为富镓型熔体。 图2-16 GaAs熔体蒸汽压 黄君凯 教授 （1）Czochralski法 抑制GaAs熔体离解方法：1atm以下的熔融氧化硼 罩子。 （2）Bridgman（布里奇曼）法 多晶GaAs生长：高温区石墨舟中放置高纯镓。 单晶GaAs生长：高温区石墨舟中放置GaAs籽晶和多晶GaAs。 2.3.2 GaAs单晶体生长技术 图2-17 两段温区的Bridgman法 黄君凯 教授 2.4.1 晶片整形 （1）机械加工 去掉籽晶和锭尾