二次缺陷
发布时间:2012/4/26 20:10:27 访问次数:1606
①失配位错。因掺杂原子半径与硅原子半L6225径相差较大,出现点阵应力,高浓度掺杂会产生位错,会加速杂质扩散,形成发射区“陷落效应”,使器件Wb十,f+,用砷化磷作发射区扩散,可消除此效应As(1.18A)、硅(1.17A)、B(0. 88A)、P(l. 10A)。
②氧化层错。例如火柴杆状,表面沾污或由于机械损伤造成。二次缺陷对产品可靠性的影响主要是造成氧化膜针孔,凡增大,软击穿。
③滑移位错。高于950℃高温,硅片处于塑性状态,当硅在高温处于受夹状态,会引起切应力,冷却时会引起滑移位错,它会造成器件软击穿或E-C穿通,装片时造成。
(2)消除晶体缺陷的措施
消除晶体缺陷的措施主要有:
①无位错单晶拉劁工艺控制,如防止粒晶位错传播、防止悬浮物或其他异物进入生长界面、防止热冲击,保持液流稳定和生长界面附加温度梯度稳定、防止振动和机械冲击、控制冷却速度,防止惯性形变的热应力产生等。
②防止旋涡缺陷,如控制拉速大于2mmlmin,且不宜太快以免形成横向应力、减少碳沾污、保持径向热场对称、吸除处理,背面生长硬氮化硅膜,提供恒定的应力梯度,可把硅片正面的缺陷吸附到背面,也可把硅片内部的有害杂质Au、Cu吸附到背面。
③晶片预退火处理。热氧化前或外延前对晶片进行退火处理,使机械损伤在高温退火期间得以回复,能有效抑制氧化层错和外延层错的产生。硅中氧的含量和氧沉积团对硅晶体的力学性质有明显影响,控制适当的热处理温度,形成低浓度均匀分布的间隙原子或小尺寸《50nm)氧沉积团,可有效提高硅单晶机械强度。
④气相腐蚀。表4.1是硅晶片机械损伤区厚度,在热氧化外延前,在高温下进行气相氯、氯化氢等腐蚀,具有退化效应能腐蚀掉晶片表面损伤,表面微缺陷,表面微氧化斑和隐埋扩散合金点,这是消除外延层错和氧化层错的有效方法。
⑤硅片表面清洗。硅片表面污染粘附机理主要有分子间吸附、静电吸附、化合和渗透扩散等方面,消除表面污染措施:
·消除有机物污染:油脂、抗蚀剂、皮肤脱落物、微生物。
·消除离子杂质污染:金属杂质、酸碱粘附物。
·去除硅片表面自然氧化膜。
·去除空气中悬浮尘埃。
清洗表面方式:
·化学清洗:有机溶剂、中性洗涤剂。
·物理清洗:超声波、刷洗、喷洗。
·干法清洗:等离子、紫外线、臭氧、激光。
①失配位错。因掺杂原子半径与硅原子半L6225径相差较大,出现点阵应力,高浓度掺杂会产生位错,会加速杂质扩散,形成发射区“陷落效应”,使器件Wb十,f+,用砷化磷作发射区扩散,可消除此效应As(1.18A)、硅(1.17A)、B(0. 88A)、P(l. 10A)。
②氧化层错。例如火柴杆状,表面沾污或由于机械损伤造成。二次缺陷对产品可靠性的影响主要是造成氧化膜针孔,凡增大,软击穿。
③滑移位错。高于950℃高温,硅片处于塑性状态,当硅在高温处于受夹状态,会引起切应力,冷却时会引起滑移位错,它会造成器件软击穿或E-C穿通,装片时造成。
(2)消除晶体缺陷的措施
消除晶体缺陷的措施主要有:
①无位错单晶拉劁工艺控制,如防止粒晶位错传播、防止悬浮物或其他异物进入生长界面、防止热冲击,保持液流稳定和生长界面附加温度梯度稳定、防止振动和机械冲击、控制冷却速度,防止惯性形变的热应力产生等。
②防止旋涡缺陷,如控制拉速大于2mmlmin,且不宜太快以免形成横向应力、减少碳沾污、保持径向热场对称、吸除处理,背面生长硬氮化硅膜,提供恒定的应力梯度,可把硅片正面的缺陷吸附到背面,也可把硅片内部的有害杂质Au、Cu吸附到背面。
③晶片预退火处理。热氧化前或外延前对晶片进行退火处理,使机械损伤在高温退火期间得以回复,能有效抑制氧化层错和外延层错的产生。硅中氧的含量和氧沉积团对硅晶体的力学性质有明显影响,控制适当的热处理温度,形成低浓度均匀分布的间隙原子或小尺寸《50nm)氧沉积团,可有效提高硅单晶机械强度。
④气相腐蚀。表4.1是硅晶片机械损伤区厚度,在热氧化外延前,在高温下进行气相氯、氯化氢等腐蚀,具有退化效应能腐蚀掉晶片表面损伤,表面微缺陷,表面微氧化斑和隐埋扩散合金点,这是消除外延层错和氧化层错的有效方法。
⑤硅片表面清洗。硅片表面污染粘附机理主要有分子间吸附、静电吸附、化合和渗透扩散等方面,消除表面污染措施:
·消除有机物污染:油脂、抗蚀剂、皮肤脱落物、微生物。
·消除离子杂质污染:金属杂质、酸碱粘附物。
·去除硅片表面自然氧化膜。
·去除空气中悬浮尘埃。
清洗表面方式:
·化学清洗:有机溶剂、中性洗涤剂。
·物理清洗:超声波、刷洗、喷洗。
·干法清洗:等离子、紫外线、臭氧、激光。
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