【集成电路工程原理】知识点详解
一、外延技术
外延是半导体生长工艺的一种，它在单晶衬底上生长出具有相同或不同材料组成的单晶层，保持与衬底晶向一致，以实现器件所需的特定电学特性。外延工艺主要分为同质结外延和异质结外延：
1. 同质结外延：在相同材料的衬底上生长相同材料的外延层，如硅片上生长硅层。
2. 异质结外延：在不同材料的衬底上生长其他材料的外延层，如在硅片上生长GaAs层。
外延过程中可能出现的问题包括图形漂移和滑移，这是由于生长条件不均匀导致的。解决方法通常涉及优化生长参数，如温度、压力和化学物质的比例。
自掺杂效应是指在生长过程中，衬底自身的杂质会进入外延层，影响其纯度。解决方法包括选择更纯净的衬底，调整生长参数，以及采用特殊的技术如分子束外延来精确控制掺杂。
外延过程中可能产生的缺陷包括晶格失配、位错、夹杂不均匀等。解决这些问题的方法包括选择合适的衬底与外延材料匹配，控制生长温度，以及使用高质量的源材料。
影响外延生长速率的因素有多种，如温度、压力、气体流量、源材料的化学反应活性等。提高外延层质量的方法通常包括精确控制这些参数，以及使用高质量的生长设备。
两种硅气相外延方法分别是化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。CVD通常在较低温度下进行，适合大面积生长；PVD则在更高温度下，适合生长高纯度的薄膜。两者的选择取决于具体应用需求。
二、氧化工艺
1. 氧化层厚度与硅层消耗的关系可以通过物质守恒定律计算。给定二氧化硅和硅的密度和分子量，可以计算出所需硅层的厚度。
2. 氧化层厚度与氧化时间的关系式在不同阶段有不同的表现。当氧化时间很短时，氧化层厚度受表面反应控制。
3. 在相同温度下，湿氧氧化通常比干氧和水汽氧化速度快，而水汽氧化速度最慢。
4. 二氧化硅膜作为扩散阻挡层，需满足杂质在二氧化硅中的扩散系数小于硅中，且二氧化硅厚度大于杂质的扩散深度。
5. 半导体中常用的二氧化硅薄膜多为无定形，具有掩蔽、保护、钝化、绝缘和介质等多种功能。
6. 扩散系数与温度和杂质的迁移率成正比，与杂质的浓度梯度无关。
在实际操作中，如需控制氧化层厚度，可以调整温度、氧化剂分压以及氧化时间。对于特定的氧化层厚度需求，可以通过给定的生长速率常数A和B计算所需的氧化时间。例如，对于1100℃下干氧制备的栅氧化层，以及1200℃下湿氧和干氧制备的氧化层，都可以利用给定的参数进行计算得出相应的氧化时间。在氧化过程中，清洗硅片的化学试剂、离子污染以及环境因素都会影响氧化层的质量。通过精确控制工艺条件，可以优化氧化层的性能，从而提高半导体器件的性能和可靠性。
VIP享7折，此内容立减4.47元 
