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目录1

第一章 多晶硅薄膜的淀积5

1.1多晶硅薄膜的淀积方法和设备5

1.2多晶硅薄膜淀积的动力学9

1.2.1化学汽相淀积动力学的一般考虑9

1.2.2常压化学汽相淀积多晶硅薄膜的动力学16

1.2.3低压化学汽相淀积多晶硅薄膜的动力学22

1.3多晶硅薄膜的结构与形貌30

1.3.1成核理论30

1.3.2多晶硅薄膜淀积的成核34

1.3.3淀积条件对多晶硅薄膜形貌的影响39

1.3.4多晶硅薄膜的优选晶向42

1.3.5多晶硅薄膜的稳定性44

1.4.1掺杂对多晶硅薄膜淀积率的影响48

1.4掺杂对多晶硅薄膜淀积的影响48

1.4.2掺杂对多晶硅薄膜淀积率影响的解释51

1.5晶粒再结晶生长机构及掺杂对其的影响53

1.5.1晶粒再结晶生长机构53

1.5.2掺杂对晶粒生长的影响58

1.6掺氧半绝缘多晶硅薄膜63

1.6.1掺氧半绝缘多晶硅薄膜的淀积63

1.6.2掺氧半绝缘多晶硅薄膜的结构66

1.6.3掺氧半绝缘多晶硅薄膜的物理化学性质与氧含量的关系69

参考文献71

第二章 多晶硅薄膜的电学性质74

2.1多晶硅薄膜电学性质的基本特征74

2.2晶粒间界陷阱模型78

2.2.1晶粒间界陷阱模型的基本假设78

2.2.2肖特基热发射电流80

2.2.3电导率82

2.2.4载流子浓度99

2.2.5迁移率102

2.3晶粒间界的杂质分凝109

2.3.1杂质在晶粒间界的分凝现象109

2.3.2早期的晶粒间界杂质分凝模型113

2.3.3晶粒间界杂质分凝的计算115

2.4高掺杂时的修正123

2.4.1迁移率对退火温度的依赖125

2.4.2多晶硅薄膜电导模型的修正126

2.4.3高掺杂多晶硅薄膜电阻率和伏-安特性的计算129

2.4.4高掺杂多晶硅薄膜电阻率的理论计算与实验的比较134

2.4.5高掺杂多晶硅薄膜载流子迁移率的理论计算及其与实验的比较140

2.5甚高掺杂时的修正——固体溶解度和激活率的影响142

2.6.1扫描连续波激光器退火和它对多晶硅薄膜结构和电学性能的影响150

2.6多晶硅薄膜的激光退火及其对多晶硅薄膜电学性能的影响150

2.6.2脉冲激光退火和它对多晶硅薄膜晶粒结构的影响155

2.6.3激光退火后电阻率的热稳定性156

2.7附录：多晶硅薄膜的霍尔迁移率160

2.7.1简化模型160

2.7.2实测电阻率ρ*的等效电路计算162

2.7.3实测霍尔系数的等效电路计算164

2.7.4多晶硅薄膜的电阻率166

2.7.5多晶硅薄膜的迁移率167

参考文献168

第三章 杂质在多晶硅薄膜中的扩散和多晶硅薄膜的离子注入掺杂170

3.1杂质在多晶硅薄膜中的扩散模式170

3.1.1杂质在多晶硅薄膜中的三种扩散模式170

3.1.2各类模式下杂质扩散的浓度分布173

3.2.1杂质沿晶粒间界的纵向扩散178

3.2增强扩散的实验观察178

3.2.2杂质沿晶粒间界的横向扩散182

3.3多晶硅薄膜中的杂质扩散系数的实验测定185

3.3.1砷在多晶硅薄膜中的扩散系数186

3.3.2磷在多晶硅薄膜中的扩散系数194

3.3.3硼在多晶硅薄膜中的扩散系数195

3.4多晶硅薄膜的离子注入及其退火特性200

3.4.1多晶硅薄膜中离子注入的射程分布200

3.4.2离子注入多晶硅薄膜的退火特性204

3.5附录208

3.5.1B类扩散模式杂质分布的数学分析表达式208

3.5.2A类扩散模式杂质分布的数学分析表达式213

参考文献215

第四章 多晶硅薄膜的热氧化218

4.1多晶硅薄膜氧化的基本特征219

4.1.1多晶硅薄膜氧化的规律和特征阶段219

4.1.2晶粒间界和加速氧化222

4.2多晶硅薄膜氧化的应力模型225

4.2.1晶粒间界增强氧化产生的压应力对氧化线性率常数B/A的影响225

4.2.2多晶硅薄膜的优选晶向和氧化速率228

4.2.3二氧化硅的粘滞流效应和多晶硅薄膜氧化特征阶段的消失228

4.2.4氧化动力学的计算机模拟及其工程近似方程231

4.3掺杂增强氧化233

4.3.1掺杂增强氧化的实验现象233

4.3.2重磷掺杂多晶硅薄膜氧化的特征阶段242

4.3.3掺杂增强氧化的物理原因243

4.3.4晶粒间界对掺杂增强氧化的影响248

4.3.5多晶硅薄膜厚度对掺杂增强氧化的影响252

4.4.1掺磷多晶硅薄膜氧化时的杂质分凝253

4.4多晶硅薄膜氧化中的杂质再分布253

4.4.2掺砷多晶硅薄膜氧化时的杂质再分布256

4.5氧化增强扩散258

4.6多晶硅氧化层的高电导率和多晶硅-氧化层界面对电导率的影响264

4.6.1多晶硅二氧化硅的高电导率现象264

4.6.2多晶硅二氧化硅的高电导现象与多晶硅-二氧化硅界面的粗糙性267

4.7多晶硅薄膜激光退火对多晶硅SiO2层漏电流的影响270

4.8附录273

参考文献276

第五章 多晶硅薄膜的光学性质279

5.1多晶硅薄膜的折射率和吸收系数279

5.1.1反射率和透射率的理论计算279

5.1.2多晶硅薄膜折射率的计算283

5.1.3多晶硅薄膜折射率和吸收系数的实验测定285

5.2多晶硅薄膜的光电导290

5.2.1光照对晶粒间界势垒的影响291

5.2.2晶粒间界处复合电流的计算294

5.2.3多晶硅薄膜的光电导296

5.3晶粒间界陷阱对少数载流子寿命的影响302

5.3.1过剩载流子的复合速度303

5.3.2少数载流子的寿命305

参考文献307

第六章 多晶硅-硅化物薄膜308

6.1多晶硅互连的局限和硅化物308

6.1.1多晶硅互连的局限性308

6.1.2难熔金属硅化物的应用310

6.2硅化物的形成与性质314

6.2.1溅射退火形成TiSi2和CoSi2的特性315

6.2.2硅化物的CVD淀积321

6.2.3反应形成硅化物的厚度考虑324

6.3硅化物的氧化328

6.3.1硅化物的氧化机构328

6.2.4硅化物的热稳定性328

6.3.2硅化物氧化动力学331

6.3.3影响硅化物氧化的因素339

6.4多晶硅-硅化物的刻蚀339

6.4.1多晶硅薄膜的各向异性刻蚀机理340

6.4.2Si/SiO2的刻蚀选择比343

6.4.3多晶硅薄膜的各向异性刻蚀345

6.5多晶硅-硅化物复合栅MOS结构347

6.5.1多晶硅-硅化物复合栅MOS结构347

6.5.2复合栅中多晶硅／硅化物厚度比的考虑351

6.6多晶硅-硅化物局部互连技术353

参考文献356

7.1多晶硅栅359

7.1.1多晶硅栅的自对准359

第七章 多晶硅栅和多晶硅薄膜在MOS大规模集成电路中的应用359

7.1.2多晶硅栅对M0S晶体管开启电压的影响366

7.1.3多晶硅栅与MOS器件的稳定性371

7.1.4多晶硅栅自对准技术与功耗和集成度373

7.2亚微米自对准多晶硅-硅化物SOICMOS电路工艺374

7.3多晶硅薄膜在大容量MOS动态随机存储器中的应用379

7.3.1一种64Mbit以上DRAM采用的冠形堆叠电容结构的存储单元379

7.3.2用于256MDRAM的半球硅晶粒桶状电容存储单元383

7.3.3分层对角线结构的高密度DRAM385

7.4多晶硅薄膜在闪速E2PROM中的应用389

7.4.1单电源高密度闪速E2PROM389

7.4.2三维侧墙闪速E2PROM单元392

7.5多晶硅薄膜MOS晶体管在高密度静态MOS存储器中的应用394

7.5.1多晶硅薄膜PMOS晶体管负载394

7.5.2多晶硅薄膜PMOS晶体管在高密度低功耗SRAM中的应用395

7.6多晶硅薄膜在电荷耦合器件中的应用参考文献399

第八章 多晶硅发射极晶体管和多晶硅薄膜在双极集成电路中的应用401

8.1多晶硅掺杂扩散源402

8.1.1多晶硅掺杂扩散源402

8.1.2多晶硅掺杂扩散源消除“尖锲”现象404

8.2多晶硅发射极晶体管406

8.3多晶硅发射极晶体管的四种理论模型409

8.4多晶硅发射极晶体管电流放大系数的理论计算416

8.4.1多晶硅区对注入的少数载流子电流的影响416

8.4.2界面绝缘层的隧道电流对发射区注入效率的影响422

8.4.3单晶硅发射区部分的分析425

8.4.4多晶硅发射区和界面绝缘层对多晶硅发射极晶体管放大倍数β影响的分析426

8.4.5多晶硅发射极晶体管放大倍数的计算机模拟计算430

8.5多晶硅发射极晶体管的解析理论433

8.5.1直流特性的解析理论433

8.5.2交流特性的解析理论438

8.5.3电流增益和发射区渡越时间的控制机理442

8.6多晶硅发射极技术在双极集成电路中的几种典型应用447

8.6.1多晶硅自对准工艺447

8.6.2沟槽隔离自对准双层多晶硅技术449

8.6.3超自对准（SST）多晶硅发射极工艺453

8.6.4制备在SOI衬底上多晶硅发射极晶体管459

8.6.5多晶硅绝缘隔离和同步外延462

8.7多晶硅发射极超高速集成电路举例465

参考文献470

第九章 多晶硅在场控功率器件和功率集成电路中的应用473

9.1引言473

9.2多晶硅电阻场板结终端技术476

9.2.1PN结终端技术476

9.2.2半绝缘多晶硅电阻场板结终端技术478

9.2.3半绝缘多晶硅电阻场板设计理论481

9.2.4多晶硅电阻场板486

9.3多晶硅栅场控型功率晶体管490

9.3.1多晶硅栅双扩散功率MOS晶体管490

9.3.2多晶硅RESURF高压横向功率器件504

9.3.3多晶硅栅高频功率MOS管507

9.3.4多晶硅槽栅结构功率MOS器件511

9.3.5多晶硅在静电感应晶体管中的应用516

9.4智能功率集成电路中的多晶硅技术与SOI技术520

9.4.1智能功率集成电路的多晶硅技术522

9.4.2智能功率集成电路中的SOI技术525

9.4.3SIMOX智能功率集成电路532

参考文献535

第十章 多晶硅薄膜在微电子机械系统中的应用538

10.1硅基MEMS加工工艺概述539

10.1.2键合540

10.1.1硅的化学腐蚀540

10.1.3深槽刻蚀542

10.1.4表面牺牲层工艺543

10.2多晶硅薄膜表面牺牲层技术545

10.2.1工艺步聚545

10.2.2硅表面牺牲层技术中的粘附问题548

10.3多晶硅的力学特性562

10.3.1多晶硅膜的残余应力562

10.3.2多晶硅力学参量的测量574

10.4几种典型的表面加工MEMS器件583

10.4.1加速度计583

10.4.2陀螺586

10.4.3谐振器593

10.4.4中心轴侧向驱动微马达594

10.4.5直线步进式执行器597

10.4.6微继电器598

参考文献601

第十一章 多晶硅薄膜在显示器件中的应用605

11.1多晶硅薄膜晶体管607

11.1.1多晶硅薄膜晶体管的特性607

11.1.2多晶硅薄膜晶体管的制备工艺612

11.2多晶硅TFT在AMLCD中的应用621

11.2.1液晶显示621

11.2.2有源矩阵液晶显示625

11.3多晶硅薄膜晶体管一体化有源矩阵液晶显示技术627

11.3.1一体化TFT有源矩阵液晶显示的结构和要求628

11.3.2多晶硅TFT一体化有源矩阵液晶显示630

参考文献635

第十二章 多晶硅的再结晶和三维集成电路637

12.1引言637

12.2.1连续氩离子激光的加工条件641

12.2绝缘衬底上多晶硅薄膜的再结晶641

12.2.2电子束（连续波）加工条件648

12.2.3再结晶膜晶粒结构与激光束形状（温度梯度）的关系653

12.2.4有籽晶区的“横向外延”再结晶技术655

12.2.5表面覆盖层和选择退火技术658

12.2.6石墨条红外辐射及高频感应加热技术665

12.2.7其它多晶硅再结晶加工技术668

12.3晶粒间界对MOS场效应晶体管性能的影响670

12.3.1垂直于沟道电流方向的晶粒间界对MOS场效应晶体管性能的影响670

12.3.2平行于沟道电流方向的晶粒间界对MOS场效应晶体管性能的影响677

12.4绝缘层上多晶硅再结晶薄膜的典型应用678

12.4.1无闩锁效应的CMOS/SOI电路678

12.4.2抗辐照CMOS/SOI电路686

12.4.3抗辐照CMOS随机存储器689

12.4.4三维立体集成CMOS电路690

参考文献701