半导体器件的钝化技术
半导体工厂钝化处理流程
半导体工厂钝化处理流程As a semiconductor factory, the passivation process is one of the critical steps in the production of semiconductor devices. 钝化处理是在制造半导体器件过程中必不可少的关键步骤之一。
This process involves applying a thin layer of material, such as silicon dioxide or silicon nitride, to the surface of the semiconductor wafer to protect it from contamination and damage. 这个过程涉及向半导体晶圆表面施加一层薄薄的材料，比如二氧化硅或者氮化硅，以保护它免受污染和损坏。
Passivation also helps to improve the electrical performance and reliability of the semiconductor devices. 钝化还有助于提高半导体器件的电气性能和可靠性。
One of the key reasons for implementing the passivation process isto protect the semiconductor from environmental factors, such as moisture and contamination. 实施钝化处理的一个关键原因是为了保护半导体免受湿气和污染等环境因素的影响。
Without passivation, the exposed semiconductor surface is susceptible to corrosion and damage, which can negatively impact the performance and reliability of the devices. 没有钝化处理，暴露在外的半导体表面容易受到腐蚀和损坏，这会对器件的性能和可靠性产生负面影响。
表面钝化工艺
表面钝化工艺surface passivation technology在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。
1959年，美国人M.M.阿塔拉研究了硅器件表面暴露在大气中的不稳定性问题，提出热生长二氧化硅(SiO2)膜具有良好的表面钝化效果。
此后，二氧化硅膜得到广泛应用。
60年代中期，人们发现二氧化硅膜不能完全阻挡有害杂质(如钠离子)向硅(Si)表面的扩散，严重影响MOS器件的稳定性。
以后研究出多种表面钝化膜生长工艺，其中以磷硅玻璃(PSG)、低温淀积二氧化硅、化学汽相淀积氮化硅(Si3N4)、三氧化二铝(Al2O3)和聚酰亚胺等最为适用。
直接同半导体接触的介质膜通常称为第一钝化层。
常用介质是热生长的二氧化硅膜。
在形成金属化层以前，在第一钝化层上再生长第二钝化层，主要由磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅等构成，能吸收和阻挡钠离子向硅衬底扩散。
为使表面钝化保护作用更好并使金属化层不受机械擦伤，在金属化层上面再生长第三层钝化层。
这第三层介质膜可以是磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅、化学气相淀积氮化硅、三氧化二铝或聚酰亚胺。
这种多层结构钝化，是现代微电子技术中广泛采用的方式。
对于钝化层的基本要求是：能长期阻止有害杂质对器件表面的沾污；热膨胀系数与硅衬底匹配；膜的生长温度低；钝化膜的组份和厚度均匀性好；针孔密度较低以及光刻后易于得到缓变的台阶。
磷硅玻璃及其生长工艺1964年，发现硅在热氧化过程中通入少量三氯氧磷蒸汽后生成的二氧化硅膜具有磷硅玻璃特性，能捕获钠离子和稳定钠离子的污染作用，大大改善了器件的稳定性。
适当增加磷的浓度还能降低膜的针孔密度，防止微裂，减少快态密度和平缓光刻台阶。
磷硅玻璃已成为重要的第二层钝化膜。
其不足之处是磷浓度较高时有极化和吸潮特性，浓度太低则不易达到流动和平缓台阶的作用。
另一种常用的生长磷硅玻璃的方法是化学汽相淀积法,即把磷烷PH3加到硅烷SiH4和氧的反应过程中，反应温度为400～500℃。
半导体工艺基础之续表面钝化
半导体工艺基础之续表面钝化引言半导体材料的表面处理是半导体工艺中至关重要的一步。
表面钝化是一种常用的表面处理技术，它能够改善半导体材料的界面性能，提高器件的性能和可靠性。
本文将介绍半导体工艺中常用的续表面钝化技术及其原理。
1. 表面钝化的作用表面钝化是指在半导体材料表面形成一层薄膜，用以保护材料免受外界环境的侵蚀以及提高半导体器件的性能。
其作用主要包括以下几个方面： - 防止材料表面与环境中的杂质发生反应，保护材料免受氧化、腐蚀等侵蚀； - 调整表面能级，改善界面特性，减小材料表面缺陷的密度； - 提高器件的电性能，如增加载流子迁移率、减小串联电阻、降低接触电阻等。
2. 续表面钝化技术2.1 清洗技术在进行续表面钝化之前，首先需要对半导体材料表面进行清洗，去除表面的杂质和污染物，以确保续表面钝化膜的质量。
常用的清洗技术包括： - 碱性清洗：使用碱性溶液（如氢氧化钠溶液）进行清洗，去除表面有机污染物、无机盐等； - 酸性清洗：使用酸性溶液（如硝酸、盐酸等）进行清洗，去除金属离子、金属氧化物等； - 氢氟酸清洗：使用氢氟酸溶液进行清洗，去除半导体表面的氧化硅膜等。
2.2 氧化技术氧化是一种常用的续表面钝化技术，通过在半导体表面形成氧化物薄膜，起到保护和改善表面性能的作用。
常见的氧化技术包括： - 干氧化：在高温（800~1200℃）下，将半导体材料暴露在氧气或氧气与水蒸汽的混合气体中，使材料表面发生氧化反应，形成氧化硅膜（SiO2）； - 湿氧化：在高温（600~1000℃）下，将半导体材料暴露在水蒸汽环境中，使材料表面发生氧化反应，形成氧化硅膜； - 氧离子注入：通过氧离子轰击的方式，在半导体表面形成氧化硅膜； - 二次氧化：在已有氧化硅膜的基础上，再进行一次氧化处理，使氧化膜更加均匀致密。
2.3 硅氮化技术硅氮化是另一种常用的续表面钝化技术，它通过在半导体表面形成硅氮化薄膜，起到保护和改善表面性能的作用。
半导体钝化层工艺
半导体钝化层工艺嘿，朋友们！今天咱来聊聊半导体钝化层工艺，这可真是个超级有趣又超级重要的玩意儿啊！你想想看，半导体就像是一个小世界，里面各种电子跑来跑去。
而这钝化层呢，就像是给这个小世界穿上了一层保护衣。
它就像是冬天里你穿的厚棉袄，能让半导体这个小家伙暖暖和和，不受外界的干扰和伤害。
这钝化层工艺啊，可不简单呢！就好像你要给一个宝贝小心翼翼地包装起来，不能有一点马虎。
首先呢，得选择合适的材料来做这层保护衣。
这就好比你挑衣服，得选舒服的、合适的，不然穿起来多别扭啊！而且这材料还得有各种好性能，能抗住各种折腾。
然后呢，就是怎么把这层保护衣给弄上去。
这可是个技术活，就跟你贴手机膜似的，得贴得平平整整，不能有气泡。
要是没弄好，那可就麻烦啦！半导体可能就没法好好工作啦。
这过程中还得注意好多细节呢！比如说温度啦、湿度啦，这些都能影响到钝化层的质量。
这就像你做饭，火候、调料都得掌握好，不然做出来的菜可就不好吃啦。
哎呀呀，你说这半导体钝化层工艺是不是很神奇？它能让那些小小的半导体器件变得更厉害，发挥出更大的作用。
就好像一个普通的人，经过一番精心打扮和培养，变得超级厉害，能做出很多了不起的事情。
你再想想，如果没有这钝化层，半导体得多脆弱啊！随便一点干扰可能就不行啦。
所以说啊，这钝化层工艺可真是太重要啦！它就像是一个幕后英雄，默默地守护着半导体，让它们能安心工作。
咱生活中的好多电子产品，可都离不开这半导体钝化层工艺呢！你手里的手机、电脑，家里的电视、冰箱，哪一个不是靠这小小的半导体在工作啊。
而这钝化层呢，就保证了它们能长时间稳定地运行。
总之呢，半导体钝化层工艺是个特别特别重要的东西，我们得好好重视它，好好研究它。
让它能更好地为我们的生活服务，让我们的生活变得更加美好和便利。
难道不是吗？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
第十三章钝化
二、氮化硅膜的制备 1.化学气相淀积 (CVD)法 一般是用硅烷或四
氯化硅与氨或联氨在氮的运载气氛中进行热 分解，从而获得氮化硅薄膜，其化学反应方 程式为：
3SiH 4 4NH3 Si3N4 12H2
3SiH 4 3N2H4 Si3N4 2NH3 9H2
联氨与氨相比虽淀积温度较低，但是其中含 水量较多，常得到氮氧化硅，所以应特别注 意加强脱水。化学气相淀积法制备氮化硅薄 膜类似于硅外延淀积，例如，比较普遍采用 的硅烷、氨化学体系多采用高频感应加热， 淀积速率与温度之间也存在和硅外延相似的 函数关系。此外，氮化硅薄膜也可以在750 度到850度之间用硅烷和氨在较低压力下 （0.5~1托）进行化学反应来制备。薄膜更 加均匀，而且因为片子可以直立放置，生产 效率也大大提高。
引言
半导体器件的性能和稳定性与半导体表面 性质有很密切的关系。为了避免周围环境 气氛和其它外界因素对器件性能的影响， 除了将器件芯片气密性地封入一个特制的 外壳内，还需要在其表面覆盖一层保护膜。 这种形成表面保护膜和为克服缺陷而采用 的工艺统称为表面钝化工艺。
• 对钝化层的要求 1.物理性质 ① 电绝缘性好，介电常数大； ② 介面电荷少； ③ 对杂质有阻挡和掩蔽扩散的能力； ④ 有抗Na+漂移的能力； ⑤ 有一定的抗辐射能力； ⑥ 与衬底材料有相近的膨胀系数； ⑦ 有疏水性。
13-2 氮化硅钝化工艺
由于磷硅玻璃具有极化效应，使其应用受到 一定的限制。在寻求比二氧化硅具有更好钝 化能力的新型介质膜方面，氮化硅是一种日 益受到重视，并不断得到广泛应用的新型钝 化膜。
一、氮化硅膜的性质
应用于半导体器件的氮化硅薄膜通常是无定 型结构。氮化硅是一种较二氧化硅更为理想 的绝缘介质和表面钝化膜。它结构致密，针 孔密度小，气体和水汽难于侵入，因此掩蔽 能力强；呈疏水性，可削弱介质层外表面杂 质的影响；化学稳定性好，除氢氟酸和热磷 酸能缓慢腐蚀外，其它酸几乎不能与它发生 反应，从而可以提高介质膜的抗腐蚀性；
功率半导体器件表面钝化技术综述
P I ，glass f r i t ，e tc . F in a lly ，m a te ria ls such
as
B C B ，, - SiC
*H ，, - C *H ，w h ic h was n e w ly in tro d u c e d
tio n p ro c e s s ，and th e ir a p p lic a tio n prosjDect are d is c u s s e d .
erties and functions
of
various p a s iv a tio n
m aterials em ployed
in
these p a s iv a tio n
th e ir ty p ic a l data in th e structu re s o f p ow er devices are g iv e n ，in c lu d in g S i〇2 ，P S G ，S i3 N 4 ，S iO xN y ，A l2 〇3 ，S IP O S ，
(1. F a c u lty o f In fo rm a tio n E n g in e e rin g ，B e ijin g U n iv e rs ity o f T e c h n o lo g y ，B e ijin g 100124，C h in a ；
2. G lo b a l E n e rg y In te rc o n n e c tio n R esearch I n s titu te ，B e ijin g 102209，C h in a )
环境氛围的干扰、刺激、污 染 、渗透和变化等几乎不作
自1959年阿拉塔提出热生长二氧化硅膜具有良
半导体器件中的钝化和界面电子能级
半导体器件中的钝化和界面电子能级半导体器件是现代电子技术中的重要组成部分，应用广泛，涉及多个领域。
其中，钝化和界面电子能级是半导体器件中的两个重要概念，它们直接关系到器件的性能和稳定性。
本文将从钝化和界面电子能级两个方面，探讨它们在半导体器件中的作用。
一、钝化钝化是指通过表面修饰或者添加抑制吸附的化学物质等方式，将原本活泼易腐的金属表面转化为一层稳定的化学膜，从而有效防止与周围环境中的气体或液体接触而发生化学反应，达到一定的防腐蚀、保养和保护的目的。
在半导体器件中，钝化也是一个重要的工艺。
主要有以下两个作用：1. 保护器件在半导体器件中，如果表面没有经过钝化处理，会很容易与介质中的氧气、水分子等化学物质发生反应。
而这些反应可能会对器件的性能产生严重的影响，比如导致器件损坏或者损失一定的电性能。
因此，在半导体器件的制造和使用过程中，必须进行钝化处理，以保护器件的表面不受环境影响而产生损伤。
2. 调整电特性钝化过程中，新生的化学膜对原有表面的电子能级分布有影响。
这种影响可能会导致器件性能的变化，比如电流和电压特性的改变。
此时，可以通过优化钝化膜厚度、化学成分等来调整电子能级，以控制器件的性能。
二、界面电子能级界面电子能级是指两种不同材料进行接触后形成的电子能级分布，决定了介质之间电子的传递和反应过程。
在半导体器件中，界面电子能级的调控很重要，它直接影响器件性能和应用。
这里主要介绍两个方面的作用：1. 提高电子传输效率半导体器件需要通过电子传导来实现电信号的传输，而界面电子能级的分布对电子的传输有很大的影响。
如果两种不同材料接触后，它们的界面能级平衡较低，则电子在传输时容易发生反弹或者散射，导致传输效率降低。
因此，在半导体器件的制造过程中，需要精确控制材料的种类、厚度等参数，以调整和匹配两种材料的界面电子能级，从而提高电子传输效率。
2. 提高器件的稳定性在半导体器件中，由于不同介质接触的界面存在一定的不稳定性，也会产生一定的电子跃迁效应。
半导体工厂钝化处理流程
半导体工厂钝化处理流程英文回答：Semiconductor factories use a process called passivation to protect the surface of the semiconductor devices. Passivation is a method of treating the surface of the devices to prevent corrosion and improve their performance. It involves the application of a thin layer of material, such as silicon dioxide or silicon nitride, to the surface of the semiconductor.The passivation process typically consists of several steps. First, the semiconductor devices are cleaned to remove any contaminants or impurities from the surface. This can be done using various cleaning solutions, such as solvents or acids. After cleaning, the devices are rinsed with deionized water to remove any remaining residue.Next, a passivation layer is applied to the surface of the devices. This layer acts as a barrier, protecting thesemiconductor from environmental factors that can cause corrosion or degradation. The passivation layer can be applied using methods such as chemical vapor deposition or plasma-enhanced chemical vapor deposition. These methods allow for precise control of the thickness and compositionof the passivation layer.Once the passivation layer is applied, it is cured or annealed to ensure its stability and adhesion to thesurface of the semiconductor. This step involves subjecting the devices to high temperatures for a specified period of time. The exact temperature and duration of the annealing process depend on the materials used and the desired properties of the passivation layer.After annealing, the devices are inspected to ensurethat the passivation layer is uniform and free from defects. This can be done using various techniques, such as optical microscopy or scanning electron microscopy. Any defects or inconsistencies in the passivation layer can negatively impact the performance and reliability of the semiconductor devices.In summary, the passivation process in semiconductor factories involves cleaning the devices, applying a passivation layer, annealing the devices, and inspectingthe passivation layer. This process helps to protect the surface of the semiconductor devices and improve their performance and reliability.中文回答：半导体工厂使用钝化处理流程来保护半导体器件的表面。
芯片_二氧化硅_钝化的作用_解释说明以及概述
芯片二氧化硅钝化的作用解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在探讨芯片在制造过程中使用二氧化硅进行钝化的作用及其解释说明。
钝化是一种常见的表面处理技术，它可以提高芯片的稳定性、可靠性和性能。
而二氧化硅作为一种优秀的钝化材料，在芯片制造中扮演着重要角色。
通过深入了解钝化过程及其对芯片性能的影响，我们可以更好地实施芯片钝化，并评估其效果。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先，在引言部分，我们将介绍本文内容的概述、文章结构以及目的，以便读者明确文章主题和组织逻辑。
然后，在“芯片与二氧化硅”部分，我们将讨论芯片的定义和应用，以及二氧化硅在芯片制造中的角色。
接下来，在“钝化过程及作用”部分，我们将详细解释钝化的定义、原理以及钝化对芯片性能产生的影响，并对钝化方法和技术发展进行概述。
第四部分，“芯片钝化的实施与效果评估方法”，我们将简介肖特基二极管结构设计与制备流程，并探讨钝化剂选择与处理工艺优化研究示例。
最后，在“结论与展望”部分，我们将总结芯片钝化的作用，并对面临的挑战和未来发展方向进行探讨。
1.3 目的本文的目的是提供关于芯片钝化及其在芯片制造中应用的深入解读。
通过提供详细的说明和概述，我们希望读者能够全面了解钝化过程以及钝化对芯片性能可能产生的影响。
同时，我们还将介绍一些实施芯片钝化和评估效果的方法，以帮助读者更好地理解和应用相关技术。
最后，我们还将探讨当前芯片钝化领域所面临的挑战，并展望其未来发展方向。
以上就是“1. 引言”部分内容的详细清晰描述，请根据需要进行适当修改和调整。
2. 芯片与二氧化硅2.1 芯片的定义和应用芯片是一种集成电路，它将多个电子元件（如晶体管、电阻器、电容器等）集成在一块小型的半导体材料上。
芯片通常由二氧化硅基底加上金属导线制成，具有微小尺寸和大量功能。
芯片广泛应用于计算机、手机、电视以及其他各种电子设备中。
2.2 二氧化硅在芯片制造中的角色二氧化硅在芯片制造过程中扮演着重要角色。
半导体器件的钝化技术
半导体器件的钝化技术09023320 李子腾09023307 邹骞09023308 刘峥09023319 沈骜目录1绪论 (1)2正文主体 (1)2.1钝化工艺及其对半导体器件参数的影响 (1)2.1.1钝化工艺的产生与发展 (2)2.1.2钝化工艺的分类 (2)2.1.3钝化工艺对器件的影响 (2)2.1.3.1低温淀积二氧化硅工艺 (2)2.1.3.2磷硅玻璃及其生长工艺 (2)2.1.3.3化学汽相淀积氮化硅生长工艺 (2)2.2制备钝化层的介质材料及其优缺点 (3)2.2.1SiO2钝化工艺 (3)2.2.2磷硅玻璃钝化工艺 (3)2.2.3Si3N4钝化工艺 (4)2.2.4Al2O3钝化工艺 (5)3结论 (5)4主要参考文献…………………………………………………………………………………1绪论对于高性能高可靠性集成电路来说，表面钝化已成为不可缺少的工艺措施之一。
近二十年来，信息技术日新月异蓬勃发展。
二十一世纪，世界将全面进入信息时代，以信息技术为代表的高新技术形成的新经济模式，将在二十一世纪世界经济中起决定作用。
信息科技的发展在很大程度上依赖于微电子半导体技术的发展水平，其中（超）大规模集成电路技术（ULSI）是半导体关键的技术。
一个国家占领了信息技术的制高点，它将在二十一世纪获得经济上的主导地位。
摩尔定律——即集成电路的集成度每18个月翻一番，成本大幅下降，揭示了信息技术的指数发展规律，正在朝着高集成化、高速化和高质量化的方向发展。
表面钝化膜的种类很多，如氧化硅、氧化铝、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃、半绝缘多晶硅等等，不同的介质薄膜具有不同的性质和用途。
总的来说，氮化硅薄膜是半导体集成电路中最具应用前景的表面钝化材料，发展低温的热CVD工艺来沉积氮化硅表面钝化膜是集成电路发展的必然趋势，而开发新的能满足低温沉积氮化硅薄膜的新的硅源、氮源前驱体是解决这一难题的有效方法。
接下来，我们小组将会在正文对于什么是钝化工艺，以及钝化层的制备两方面进行具体介绍。
硅二极管GPP芯片电泳法玻璃钝化工艺
硅二极管GPP芯片电泳法玻璃钝化工艺硅二极管GPP芯片电泳法玻璃钝化工艺随着半导体技术的发展，对半导体表面钝化的要求越来越高，作为二极管一种钝化材料，无疑应具备：一是良好的电气性能和可靠性。
包括电阻率、介电强度、离子迁移率等。
材料的引入不应给器件带来副作用；二是良好的化学稳定性。
半导体工艺是用化学试剂开展的工艺，作为器件的钝化材料，应有一定的抗化学腐蚀能力；三是可操作性。
工艺要简单，重复性好，能与器件制造工艺相容，材料的膨胀系数要与硅材料相一致或接近；四是经济性。
可大批量生产，制造成本要低，有市场竞争力，材料和工艺有强大的生命力和开发潜力。
根据上述要求，近年来市场上出现的利用半导体钝化专用玻璃制作玻璃钝化硅二极管（GPP）芯片就是一种较为理想的半导体钝化材料。
目前，使用玻璃钝化硅二极管（GPP）芯片的呼声越来越高，并得到电子行业内人士的普遍认可。
这种GPP芯片工艺为半导体平面工艺、台面工艺和玻璃烧结工艺于一体，是在硅扩散片金属化之前（玻璃钝化工艺温度允许也可之后），使用光刻胶掩膜及刻蚀V型槽（或机械式划V 型槽）的台面。
然后，在结表面涂敷玻璃粉以便进行台面钝化处理。
玻璃粉料是由某些粘合剂及高纯度的微细玻璃粉混合组成的悬浮液。
将玻璃粉悬浮液按一定的工艺方法涂敷于V型槽内，在高温下粘合剂被烧掉，玻璃熔化并在整个结的表面上形成密封保护层。
涂敷玻璃常用的主要有三种方法：医用手术刀法、电泳法和光致抗蚀剂法。
本文重点介绍电泳法制作玻璃钝化二极管芯片工艺。
这种方法机理是将玻璃粉和有机溶剂（甲醇或异丙醇）配制成悬浮液，井在悬浮液内加入适量的活性剂28%的氨水和醋酸纤维素。
活性剂的作用是使玻璃粉粒子带负电，以增强颗粒运动，形成致密坚实的玻璃层。
醋酸纤维素作粘接剂，在直流电场作用下，带负电的玻璃颗粒向正电极上硅片方向运动，并淀积在硅片上。
电泳法淀积需一固定的电子装置，硅片被固定在电极上（正电）。
电泳时，将直流电压加到100--200V/cm场强，直流电流在0.5ｍＡ之间，这时，可用注射器向电泳液内加入活性剂，直流电流随之升至１ｍＡ，并维持到淀积结束。
半导体器件的钝化技术
半导体器件的钝化技术09023320李子腾09023307 邹骞09023308 刘峥09023319 沈骜目录1绪论..................................................................... 1 2正文主体.................................................................... 1 2.1钝化工艺及其对半导体器件参数的影响. (1)2.2制备钝化层的介质材料及其优缺点 (3) (3)3结论 (5)4主要参考文献.............................................................1绪论对于高性能高可靠性集成电路来说，表面钝化已成为不可缺少的工艺措施之一。
近二十年来，信息技术日新月异蓬勃发展。
二十一世纪，世界将全面进入信息时代，以信息技术为代表的高新技术形成的新经济模式，将在二^一世纪世界经济中起决定作用。
信息科技的发展在很大程度上依赖于微电子半导体技术的发展水平，其中（超）大规模集成电路技术（ULSI）是半导体关键的技术。
一个国家占领了信息技术的制高点，它将在二十一世纪获得经济上的主导地位。
摩尔定律一一即集成电路的集成度每18个月翻一番，成本大幅下降，揭示了信息技术的指数发展规律，正在朝着高集成化、高速化和高质量化的方向发展。
表面钝化膜的种类很多，如氧化硅、氧化铝、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃、半绝缘多晶硅等等，不同的介质薄膜具有不同的性质和用途。
总的来说，氮化硅薄膜是半导体集成电路中最具应用前景的表面钝化材料，发展低温的热CV工艺来沉积氮化硅表面钝化膜是集成电路发展的必然趋势，而开发新的能满足低温沉积氮化硅薄膜的新的硅源、氮源前驱体是解决这一难题的有效方法。
接下来，我们小组将会在正文对于什么是钝化工艺，以及钝化层的制备两方面进行具体介绍。
半导体器件的表面钝化处理考核试卷
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. A
3. C
4. B
5. B
6. D
7. D
8. B
9. B
10. D
11. D
12. A
13. A
14. D
15. D
16. D
17. C
18. A
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.热氧化是唯一不需要化学反应的表面钝化方法。（）
2.钝化层的厚度越厚，其绝缘性能越好。（）
3.离子注入可以精确控制注入深度，不会影响半导体器件的其他区域。（）
4.在所有的钝化方法中，化学气相沉积(CVD)的沉积速率是最快的。（）
4. ALD技术优势在于精确控制薄膜厚度和成分，挑战在于沉积速率慢和表面预处理要求高。解决方案包括优化前驱体选择和反应条件。
A.可以注入不同种类的离子
B.能够精确控制注入深度
C.可以改善表面缺陷
D.提高器件的耐热性
7.以下哪些材料可以用作钝化层以提高半导体器件的绝缘性？（）
A.硅氧化物
B.硅氮化物
C.硅碳化物
D.钛酸锂
8.以下哪些因素会影响钝化层的应力状态？（）
A.钝化层的厚度
B.钝化材料的种类
C.处理温度
D.基底材料的晶向
半导体器件的表面钝化处理考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
半导体钝化的概念
半导体钝化的概念
哎呀，我的天呐！半导体钝化？这听起来是不是特别高大上，特别神秘？其实刚开始我也觉得这东西可难理解啦，但是后来我慢慢搞懂了一些，现在就让我来给您讲讲呗！
想象一下，半导体就像是一个超级活跃的小朋友，总是到处乱跑乱跳，特别调皮，不太听话。
而半导体钝化呢，就像是给这个调皮的小朋友穿上了一件能让他安静下来的魔法衣服。
那到底啥是半导体钝化呢？简单来说，就是在半导体的表面做一些处理，让它变得更稳定，不那么容易受到外界的干扰和影响。
比如说，半导体的表面可能会有一些缺陷或者杂质，就好像小朋友身上的小伤口和脏东西。
这些缺陷和杂质会让半导体的性能变得不好，就像小朋友因为身上的小伤和脏东西而容易生病或者心情不好一样。
这时候，我们就要进行半导体钝化啦！通过一些特殊的方法，比如说涂上一层特殊的材料，就像给小朋友穿上一件防护服一样，把那些缺陷和杂质都保护起来，不让它们捣乱。
我给您举个例子吧。
比如说有一块半导体材料，它本来很容易和空气中的氧气、水分发生反应，就像一个小朋友一出门就容易被坏人欺负。
但是经过钝化处理后，它就不那么容易和外界发生反应啦，就像小朋友有了超级保镖一样，安全多了！
再比如说，在制造半导体器件的时候，如果不进行钝化处理，那这个器件可能用不了多久就坏掉啦，就像一个没有好好保护自己的小朋友总是生病请假不能上学一样。
您说半导体钝化是不是特别重要呀？它能让半导体变得更可靠、更耐用，为我们的生活带来好多便利呢！
反正我觉得半导体钝化真是太神奇、太有用啦！它就像是给半导体这个小调皮鬼戴上了金箍，让它乖乖听话，发挥出更好的作用！。
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半导体器件的钝化技术09023320 子腾09023307 邹骞09023308 峥09023319 骜目录1绪论 (1)2正文主体 (1)2.1钝化工艺及其对半导体器件参数的影响 (1)2.2制备钝化层的介质材料及其优缺点 (3) (3)3结论 (5)4主要参考文献…………………………………………………………………………………1绪论对于高性能高可靠性集成电路来说，表面钝化已成为不可缺少的工艺措施之一。
近二十年来，信息技术日新月异蓬勃发展。
二十一世纪，世界将全面进入信息时代，以信息技术为代表的高新技术形成的新经济模式，将在二十一世纪世界经济中起决定作用。
信息科技的发展在很大程度上依赖于微电子半导体技术的发展水平，其中（超）大规模集成电路技术（ULSI）是半导体关键的技术。
一个国家占领了信息技术的制高点，它将在二十一世纪获得经济上的主导地位。
摩尔定律——即集成电路的集成度每18个月翻一番，成本大幅下降，揭示了信息技术的指数发展规律，正在朝着高集成化、高速化和高质量化的方向发展。
表面钝化膜的种类很多，如氧化硅、氧化铝、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃、半绝缘多晶硅等等，不同的介质薄膜具有不同的性质和用途。
总的来说，氮化硅薄膜是半导体集成电路中最具应用前景的表面钝化材料，发展低温的热CVD工艺来沉积氮化硅表面钝化膜是集成电路发展的必然趋势，而开发新的能满足低温沉积氮化硅薄膜的新的硅源、氮源前驱体是解决这一难题的有效方法。
接下来，我们小组将会在正文对于什么是钝化工艺，以及钝化层的制备两方面进行具体介绍。
2正文主体2.1钝化工艺及其对半导体器件参数的影响钝化工艺就是在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。
下文将对各主流钝化工艺进行介绍，并讨论其对半导体器件的影响在集成电路中，在一块单晶基片上需要组装很多器件，这些器件之间需要互相布线连接，而且随着集成度的提高和特征尺寸的减小，布线密度必须增加，所以用于器件之间以及布线之间电气隔离的绝缘钝化膜是非常重要的。
此外，由于半导体表面与部结构的差异（表面晶格原子终止而存在悬挂键，即未饱和的键），导致表面与部性质的不同，而其表面状况对器件的性能有重要作用。
表面只要有微量的沾污（如有害的杂质离子、水汽、尘埃等），就会影响器件表面的电学性质，如表面电导及表面态等。
为提高器件性能的稳定性和可靠性，必须把器件与周围环境气氛隔离开来，以增强器件对外来离子沾污的阻挡能力，控制和稳定半导体表面的特征，保护器件部的互连以及防止器件受到机械和化学损伤。
为此就提出了半导体器件表面钝化的要求。
在半导体器件的制造生产过程中，半导体器件的钝化是保证器件能正常稳定工作的关键技术之一。
为提高器件的稳定性，早期是在半导体器件的表面敷以适当的涂料作为保护剂，同时在管壳进行气密封时抽空或充以惰性气体。
1959年，美国人M.M.阿塔拉研究了硅器件表面暴露在大气中的不稳定性问题，提出热生长二氧化硅（）膜具有良好的表面钝化效果。
1959年以后，由于平面型器件采用了作表面钝化膜，大大地改善了表面效应的影响，成为在半导体器件表面钝化方面的第一次重大突破。
但由于在中以及和界面处存在着表面电荷，会引起双极型晶体管的特性变化，因此其钝化作用并不十分理想。
从60年代中期开始，各种新的钝化介质膜不断地涌现出来，目前表面钝化材料主要有、、、磷硅玻璃、硼硅玻璃、半绝缘多晶硅以及金属氧化物和有机聚合物等。
目前应用最广泛的无机表面钝化膜为、和。
半导体表面钝化膜大体上可分两类。
第一类钝化膜是与制造器件的单晶硅材料直接接触的。
其作用在于控制和稳定半导体表面的电学性质，控制固定正电荷和降低表面复合速度，使器件稳定工作。
第二类钝化膜通常是制作在氧化层、金属互连布线上面的，它应是能保护和稳定半导体器件芯片的介质薄膜，需具有隔离并为金属互连和端点金属化提供机械保护作用，它既是杂质离子的壁垒，又使器件表面具有良好的力学性能。
我们通常所说的表面钝化膜大多是指第二类钝化膜。
直接同半导体接触的介质膜通常称为第一钝化层。
常用介质是热生长的二氧化硅膜。
在形成金属化层以前，在第一钝化层上再生长第二钝化层，主要由磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅等构成，能吸收和阻挡钠离子向硅衬底扩散。
为使表面钝化保护作用更好并使金属化层不受机械擦伤，在金属化层上面再生长第三层钝化层。
这第三层介质膜可以是磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅、化学气相淀积氮化硅、三氧化二铝或聚酰亚胺。
这种多层结构钝化，是现代微电子技术中广泛采用的方式。
对于钝化层的基本要求是：能长期阻止有害杂质对器件表面的沾污；热膨胀系数与硅衬底匹配；膜的生长温度低；钝化膜的组份和厚度均匀性好；针孔密度较低以及光刻后易于得到缓变的台阶。
下面将对几种主要的钝化工艺进行讨论，分析其在器件生产中起到的作用。
在硅烷和氧的反应过程中，反应温度取250～500℃之间，能淀积生长膜。
此法简单，较早得到实用，是一种金属化层上的钝化膜。
磷硅玻璃及其生长工艺1964年，发现硅在热氧化过程中通入少量三氯氧磷蒸汽后生成的二氧化硅膜具有磷硅玻璃特性，能捕获钠离子和稳定钠离子的污染作用，大大改善了器件的稳定性。
适当增加磷的浓度还能降低膜的针孔密度，防止微裂，减少快态密度和平缓光刻台阶。
磷硅玻璃已成为重要的第二层钝化膜。
其不足之处是磷浓度较高时有极化和吸潮特性，浓度太低则不易达到流动和平缓台阶的作用。
另一种常用的生长磷硅玻璃的方法是化学汽相淀积法,即把磷烷加到硅烷和氧的反应过程中，反应温度为400～500℃。
氮化硅膜是惰性介质，介质特性优于二氧化硅膜，抗钠能力强，热稳定性好，能明显提高器件的可靠性和稳定性。
最常用的氮化硅生长法，是低压化学汽相淀积法和等离子增强的化学汽相淀积法，可用于制作第二和第三钝化层。
80年代又出现利用光化学反应的化学汽相淀积新工艺。
例如，利用紫外光激发反应器中的微量汞原子，把辐射能转移到硅烷()、一氧化二氮()和氨的反应中去,生长出氮化硅膜。
这种反应的温度只需50～300℃,是一种有效的新工艺。
这种膜抗辐射能力强，对钠离子有良好的阻挡作用。
最常用的是铝的阳极氧化工艺。
在淀积铝金属化层后，用光刻胶作掩模，在磷酸等酸溶液中直流阳极氧化，使硅上铝互连图形之外的铝层彻底转化为透明有孔的三氧化二铝。
再用光刻胶保护所有压焊区域，在硼酸等阳极氧化液中通电进行阳极氧化，使压焊区之外的全部铝上覆盖一层三氧化二铝薄膜。
这样的三氧化二铝钝化层能防止金属化层被擦伤，在工业生产中已经实际应用。
2.2制备钝化层的介质材料及其优缺点在工业生产的实际应用中，根据对半导体器件的不同要求，生产时会选择不同的介质材料作为钝化层以确保器件能够在特定的环境下稳定工作，下文将对、磷硅玻璃、、四种材料逐一进行介绍，并针对其优缺点进行讲解。
薄膜是半导体器件表面最常用的表面保护和钝化膜。
薄膜的制备方法多种多样，如热氧化、热分解淀积、溅射、真空蒸发、阳极氧化、外延淀积等等，不同方法制备的薄膜有不同的特点，其具体用途也有所差别。
例如，热氧化制备的膜广泛应用于外延表面晶体管、双极型和MOS（金属—氧化物—半导体）集成电路中扩散掩蔽膜，作为器件表面和p-n结的钝化膜以及集成电路的隔离介质和绝缘栅等；直流溅射制备的膜可用于不宜进行高温处理器件的表面钝化；而射频溅射的膜则可在集成电路中用作多层布线和二次钝化。
尽管膜在集成电路表面钝化方面具有广泛的用途，但也存在一些不足，其最明显的缺点就是薄膜结构相对疏松，针孔密度较高，因此膜的防潮和抗金属离子玷污能力相对较差，易被污染。
为此，人们开发了一系列掺杂的膜，如磷硅玻璃（PSG）、硼硅玻璃（BSG）以及掺氯氧化硅等。
为获得优质的氧化层，在硅热氧化时，在干氧的气氛中添加一定数量的含氯（Cl）物质可以制备掺氯氧化硅，这种膜对具有吸收和钝化作用。
吸收作用是由于氧化气氛中的氯通过形成挥发性的氧化物而阻止进入生长的氧化膜中，而钝化作用是由于氯在氧化时被结合进中，并分布在靠近界面附近，进入氧化膜中的可以把固定，或穿过氧化层后，被界面附近的氯捕获而变成中性，使Si器件的特性保持稳定。
此外，氯掺入氧化层后，可以同界面附近的过剩Si相结合，形成键，减少氧空位和Si悬挂键，从而减少氧化层的固定电荷和界面态密度；同时由于掺氯氧化层的缺陷密度有所降低，使得氧化层的击穿电压提高。
磷硅玻璃膜简称PSG膜。
PSG是同五氧化二磷（）的混合物，它可以用低温沉积的方法覆盖于上面，也可在高温下对热生长的通磷（P）蒸汽处理而获得，热生长的结构是四面体（Si在中心）组成，在角上（氧的位置）相互连接。
形成有四面体加入到硅的网Si和O离子构成的多元环三维网络，同合金形成磷硅玻璃后,PO4络中，没有桥连的氧离子可以同每一个磷离子相关。
因此，玻璃中每一个，分子将形成两种不同极性的磷中心。
由于存在这种带负电的没有桥连的氧离子，因此提供了可动杂质离子的陷阱，这就是稳定作用的原因所在。
与钝化工艺相比，该工艺的优点是：生长温度低(300～4000℃)，针孔密度小，比Si和Al的粘附性好，硬度高，膜应力小，特别是PSG能明显地削弱钠等可动正离子对半导体表面性质的影响。
对可动钠离子具有提取固定和阻挡作用。
同时，正负电荷间的静电引力作用，大大降低了钠离子的迁移率，在一定程度上阻挡了的再侵入。
磷硅玻璃之所以有提取和阻挡钠离子作用，是由它的四面体结构决定的。
四面体结构有一个带负电的的中心，正是这种负电中心成为俘获钠正离子的陷阱。
大大降低了的迁移率，使得磷硅玻璃有提取和阻挡钠离子的作用。
正因为有以上这些优点，所以磷硅玻璃钝化常用于器件的最后表面钝化工艺。
同时，因为Na的分配系数在PSG中比层中要大三个数量级以上，所以几乎集中固定在远离界面的PSG层中。
但采用钝化层时必须适当控制PSG 中P含量和PSG层的厚度。
若P原子太少则达不到足够的钝化效果，相反，P浓度过高或PSG太厚，则PSG要发生极化现象，而且浓度大时还会产生耐水性差的问题，导致器件性能的恶化。
PSG主要用作器件的二次（中间和最终）钝化膜和多层布线中的绝缘介质。
膜的制备大体上可分为物理汽相淀积和化学气相淀积两种。
物理气相淀积法主要包括直流溅射和射频溅射，而化学气相淀积法可获得高质量的薄膜，是目前最常用的方法，主要有常压（APCVD）和低压（LPCVD）两种。
LPCVD采用0.5～1.0乇的低压，使得极近片距下的质量迁移限制同片子表面的化学反应速率相比已无足轻重，因而可以采用直立密集装片的方式，具有极高的装片密度，使得制造成本大幅下降，因此自1976年以后，APCVD 逐步被LPCVD所代替成为制备薄膜的主要方法。
由于传统的热CVD所需基底温度较高（一般≧800℃），这往往会引起芯片中晶格缺陷的生长、蔓延和杂质的再分布，及受热应力作用而产生严重翘曲等现象，所以通常采用等离子体辅助法（PECVD），使基底温度降到400℃左右。