半导体中阱的作用

半导体中阱的作用，半导体中阱就叫做P阱区；如果在P型衬底上扩散N型区，就叫做N阱区；n阱工艺:N阱CMOS工艺采用轻掺杂P型硅晶圆片作为衬底,在衬底上做出N阱,用于制作PMOS晶体管，用激光朝量子阱闪一下，可以使中间的半导体层里产生电子和带正电的空穴

CMOS 集成电路的基础工艺之一就是双阱工艺，它包括两个区域，即n-MOS和p-MOS 有源区，分别对应p阱和N阱，在进行阱注入时，产业内的主流技术多数采用倒掺杂技术来调节晶体管的电学特性，即首先采用高能量、大剂量的离子注入，注入的深度约为 1um，注入区域与阱相同，随后通过大幅降低注入能量及剂量，控制注入深度和掺杂剖面。阱的注入掺杂不仅可以调节晶体管的阈值电压，也可以解决CMOS 电路常见的一些问题，如闩锁效应和其他可靠性问题。

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

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