《半导体工艺原理》课程教学课件（PPT讲稿）第4章 晶圆制造与外延硅生长

Chapter4 晶圆制造和外延硅生长

1 Chapter4 晶圆制造和外延硅生长

教学目标 ·说明为何硅比其他半导体材料更被普遍 及采用的两个理由 ·列出单晶硅所偏爱的两种晶向 ·列出从砂形成硅的基本步骤 ·叙述CZ法和悬浮带区法 ·解释硅外延层沉积的目的 ·叙述外延硅沉积的制程 2

2 教学目标 • 说明为何硅比其他半导体材料更被普遍 及采用的两个理由 • 列出单晶硅所偏爱的两种晶向 • 列出从砂形成硅的基本步骤 • 叙述CZ法和悬浮带区法 • 解释硅外延层沉积的目的 • 叙述外延硅沉积的制程

晶体结构 ·非晶态结构 一原子排列完全没有重复的结构 ·多晶态结构 一原子排列有一些重复的结构 。 单晶态结构 一原子排列全部以相同结构重复 3

3 晶体结构 • 非晶态结构 – 原子排列完全没有重复的结构 • 多晶态结构 – 原子排列有一些重复的结构 • 单晶态结构 – 原子排列全部以相同结构重复

非晶体结构

4 非晶体结构

多晶态结构 晶界 晶粒 5

5 晶粒 晶界 多晶态结构

单晶态结构 6

6 单晶态结构

为何要用硅？ ·丰度高，便宜 ·二氧化硅非常稳定，强介电质，容易在热氧 化过程中成长一层二氧化硅 ·较大的能隙，操作温度的范围较大 7

7 为何要用硅? • 丰度高, 便宜 • 二氧化硅非常稳定,强介电质,容易在热氧 化过程中成长一层二氧化硅. • 较大的能隙,操作温度的范围较大

硅元素的性质 名称 硅 符号 Si 原子序 14 原子量 28.0855 发现者 钟斯、杰可柏、柏塞利尔斯 发现地点 瑞典 发现日期 1824 名称来源 由拉丁字silicis衍生而来，意指火石 单晶硅的键长度 2.352A 固体密度 2.33g/cm3 摩尔体积 12.06cm3 音速 2200m/sec 电阻系数 100,00042·cm 反射率 28% 熔点 1414℃ 沸点 2900℃ 8

8 名称 硅 符号 Si 原子序 14 原子量 28.0855 发现者 钟斯、杰可柏、柏塞利尔斯 发现地点 瑞典 发现日期 1824 名称来源 由拉丁字silicis衍生而来，意指火石 单晶硅的键长度 2.352 Å 固体密度 2.33g/cm3 摩尔体积 12.06cm3 音速 2200m/sec 电阻系数 100,000μΩ．cm 反射率 28% 熔点 1414 °C 沸点 2900 °C 硅元素的性质

单晶硅晶格结构的晶胞 Si Si Si Si Si 9

9 单晶硅晶格结构的晶胞

晶向平面： 平面 y 10

10 晶向平面: x y z 平面