半导体化学

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目前可行的方案RCA清洗： 1，SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，一般的比例为NH4OH：H202： H20＝１：１：５，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有 机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除 。 2，SC-2是H2O2和HCl的酸性溶液，一般的比例：HCl：H202：H20=1： 1：6,它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐 随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与Cl-作用生成的可溶性 络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 3，DHF:HF：H20=1:50,用HF清洗去除表面的自然氧化膜。 最常用的清洗方法：首先用硫酸/双氧水混合液去除光刻胶→ SC-1 → DHF → SC-2 温度：８０度左右，在清洗过程中加超声或兆声效果更好。
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GaN的清洗
在做P电极、N电极、钝化前的清洗 由于GaN暴露在空气中GaN表面会有污染物， 及氧化生成的氧化物，这一层污染物及氧 化对电极接触非常不利，所以要去掉这些 污染物及氧化物。 P－ GaN表面为什么要处理？怎么处理？ N－ GaN为什么要处理？表面怎么处理？ 钝化前怎样清洗？
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曝光 将光刻掩模覆盖在涂有光刻胶的硅片上， 将光刻掩模覆盖在涂有光刻胶的硅片上，光 刻掩模相当于照相底片，一定波长的光线 刻掩模相当于照相底片 通过这个“底片 底片”，使光刻胶获得与掩模 底片 使光刻胶获得与掩模 图形同样的感光图形
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钝化工艺 PN结加正向电压（PN 结正偏） P型和N型半导体结合在一 起后如何形成PN结？ PN结正偏后→内电势降低→有 利多子扩散→载流子从电源获得 补充→产生较大正向电流→PN 结导电
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正性和负性光刻胶 正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光 正性光刻胶 感光的部分发生光 分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后 分解反应 ， 可溶于显影液 仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状； 负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中，而感 负性光刻胶 光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做 窗口结构，如接触孔、焊盘等。光刻胶对大部分 光刻胶对大部分 可见光敏感，对黄光不敏感。 可见光敏感 ， 对黄光不敏感 。 因此光刻通常在黄 黄 光室（Yellow Room）内进行。 光室
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半导体化学的内容可以概括为： ①硅、锗、砷化镓 等半体材料的物理化学性 质及其提纯精制的化学原理，完整单体的 制取、完整单晶层的生长以及微量杂质有 控制地掺入方法。 ②半导体器件和集成电路制造技术如清洗、 氧化、外延、制版、光刻、腐蚀、扩散等 主要工艺过程及化学反应原理。 ③半导体器件及集成电路制造工艺中所用掺 杂材料、化学试剂、高纯气体、高纯水的 化学性质、制备原理及纯度标准。 ④超纯物质分析及结构鉴定方法，如质谱分 析、放射化分析、红外光谱分析等。
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P-GaN欧姆接触形成机制：欧姆接触，是指金属与半导体 的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻， 使得器件工作时，大部分的电压降在于活动区(Active region)而不在接触面。 欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：凡是能够降低势 垒фb或增大载流子浓度的方法都有助于降低接触电阻。 金属—p－GaN间形成欧姆接触存在着两大障碍，因此， 欲形成欧姆接触必须寻找更为合适的金属或合金系统以降 低Schottky势垒（фb）或提高p－GaN的空穴浓度 解决办法：能带工程、退火、表面清洗等 一般在形成P-GaN的欧姆接触前先用有机溶剂去掉表面的 有机污染，然后用王水或KOH处理去掉表面的氧化物。
钝化区域
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光刻
从第一个晶体管问世算起，半导体技术的发展已 有多半个世纪了，遵循Moore定律即芯片集成度 18个月翻一番，每三年器件尺寸缩小0.7倍的速度 发展现在片径已达300mm，DRAM半节距已达 150nm，MPU栅长达100nm。大尺寸、细线宽、 高精度、高效率、低成本的IC生产，对半导体设 备带来前所未有的挑战。首先要面对的就是光刻 技术。 什么是光刻？ 要光刻要有两样东西：光刻胶、暴光系统。
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光刻的要求
对光刻的基本要求： 对光刻的基本要求： （1）高分辨率 （2）高灵敏度 （3）精密的套刻对准 3 （4）大尺寸硅片上的加工 （5）低缺陷
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光刻步骤
光刻步骤
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谢谢！
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涂光刻胶
曝光 显影与后烘
腐蚀 腐蚀
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工艺过程中的安全 实验室对人体有害的化学品： A一般危害化学品：硫酸、双氧水、醋酸、硝酸、 盐酸 B危害大的化学品：氢氟酸、氟化胺。 一般危害品的防护：带一次性手套、带眼罩 危害大的化学品防护：带面具，防护服等。 一些细节问题：瓶子怎么处理、化学品的存放等。
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硅片及外延片的化学清洗工艺原理
外延衬底为什么要清洗？ 位错的来源：一个是晶格失配，一个是表面污染。 硅片表面的表面沾污 A.有机杂质沾污： 可通过有机试剂的溶解作用，结合超声 波清洗技术来去除。 B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗 技术来去除粒径 ≥ 0.4 µm颗粒，利用兆声波可去除 ≥ 0.2 µm颗粒。 C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污， 硅片表面金属杂质沾污有两大类： a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。 b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后附着（尤如“电 镀”）到硅片表面。
半导体化学
汤英文
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1什么是半导体化学
研究半导体材料的制备、分析以及半导体 器件和集成电路生产工艺中的特殊化学问 题的化学分支学科。
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半导体材料 元素半导体， 如硅（Si）、锗（Ge）； 二元化合物半导体，如砷化镓 (GaAs)、锑化铟 (GaAs) （InSb）； InSb 三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP； 固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半导 体 (又称非晶态半导体），如非晶硅、玻璃态氧 化物半导体； 有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
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显影与后烘
在曝光之后进行显影、定影、坚膜等步 显影、定影、坚膜 显影 骤，在光刻胶膜上有的区域被溶解掉， 有的区域保留下来，形成了版图图形 版图图形
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光刻工艺图示
（1）涂光刻胶 （2）曝光 （3）显影与后烘
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涂光刻胶
首先使用旋涂技术 旋涂技术对晶圆涂光刻胶 涂光刻胶。光 旋涂技术 涂光刻胶 刻胶一般有两种： 两种： 两种 ----正性 Positive） 正性（ ----正性（Positive）光刻胶 ----负性 Negative） 负性（ ----负性（Negative）光刻胶
PN结加反向电压 （PN结反偏） 内外电场方向相同，空间电荷 区变得更加宽，多子根本无法 扩散，只有少子在电场力作用 下的产生漂移运动，PN结流过 极小的电流，PN结不导电。 PN结的单向导电性：正偏导 电，反偏截止（不导电）。
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清洗方案 自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛 应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗 理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如 ： ⑴ 美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。 ⑵ 美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。 ⑶ 美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术 ⑷ 美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。 ⑸ 日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗） ⑹ 以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。 目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCl作为H+的来源用于清除金属离子。 表面清洗的一般原则：先有机物 再无机物
半导体化学的研究对象主要是高纯物 质，在半导体技术中，随着半导体朝高频、 大功率、高集成化方向发展，对半导体材 料以及在制作半导体器件、集成电 路过程中所用的各种试剂的纯度 ， 提出 了 越来越 高的要求，有害杂质含量不超过 10-6％～10-8％， 有的甚至要求杂质含量 10-9％～10-10％。
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光刻工艺
重要工序。 光刻 是集成电路加工过程中的重要工序 作用是把掩模版上的图形转换成晶 圆上的器件结构。 圆上的器件结构
光刻对集成电路图形结构的形成， 光刻对集成电路图形结构的形成，如各 层薄膜的图形及掺杂区域等， 层薄膜的图形及掺杂区域等，均起着决定 性的作用。 性的作用
Lattice Power (Jiangx是在1948年发明晶体管之后逐 渐形成的，是一门交叉学科，涉及到无机 化学、有机化学、分析化学、物理化学、 高分子化学、晶体化学、配位化学和放射 化学等许多领域的理论和内容。
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20世纪50年代，半导体器件的生产主要采用锗单晶材料， 到了60年代，半导体硅得到了广泛的应用 ，在半导体材 料 中硅已经占据主导地位 。大 规 模 集 成 电 路 的 制 造 都 是以 硅 单晶 材 料 为 主。 Ⅲ -Ⅴ族化合物半导体如砷化镓 、磷化镓、锑化铟、氮化 镓 等也越来越受到人们的重视，特别是砷化镓具有硅、 锗所不具备的能在高温度频下工作的优良特性，它还有更 大的禁带宽度和电子迁移率，适合于制造微波体效应器件、 发光二极管和半导体激光器，因而它们是一种很有发展前 途的半导体材料。随着大规模集成电路制造工艺水平的提 高，半导体化学的研究领域和对象也将不断地扩展。