半导体器件半导体工艺氧化.ppt

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1、半导体工艺简介,物理与光电工程学院张贺秋,参考书：芯片制造半导体工艺制程实用教程，电子工业出版社，赵树武等译，2004-10,室内环境：要求很严，恒温、恒湿、气流,硅热氧化,目的,1、列出硅器件中，二氧化硅膜层的基本用途。2、描述热氧化的机制。3、列出热氧化反应中的氧化剂及用途。4、解释氧化条件及基底条件对氧化的影响。,二氧化硅层的用途,1、表面钝化,2、掺杂阻挡层,3、表面绝缘体,4、器件绝缘体,O2,O2,O2,100nm Tox=(B/A)t 线性阶段,Original Si,100nm Tox=(Bt)1/2 抛物线阶段,热氧化的机制,受限反应，受限扩散反应,Si(S)+O2(V)Si

2、O2(S),Dry Oxidation Si(S)+O2(V)SiO2(S)Wet Oxidation（stream Oxidation）Si(S)+H2 O(V)SiO2(S)+H2(V),氧化率的影响,900-1200oC,900-1200oC,1、氧化源：,干氧 湿氧(发泡、干法)Cl参入氧化,干氧氧化优点：结构致密、均匀性和重复性好、与光 刻胶黏附好且应力小。缺点：生长温度高、生长速度慢。,氧化率的影响,2、高压氧化,在实际的工艺过程中增加氧化剂分压来提高氧化速率，或者降低氧化温度而保持同样的氧化速率都是经常采用方法。优点：有利于降低材料中的位错缺陷。缺点：在利用高压氧化时要注意安全问

3、题和高压系统带来的污染问题。,常压 高压,氧化率的影响,3、晶向,因为不同晶向其原子密度不同，所以在相同的温度、氧化气压等条件下，原子密度大的晶面，氧化生长速率要大，而且在低温时的线性阶段更为明显。,4、掺杂物氧化率：高掺杂 低掺杂n型掺杂物：P、As、Sbp型掺杂物：B5、多晶硅 与单晶硅相比氧化率更快,氧化率的影响,实际工艺中由于各个部分材料不同，造成氧化层厚度不均匀，出现台阶。,氧化质量评估 氧化后要对氧化质量进行评估，因为有些检测是破坏性的，所以在把一批晶园送入炉管的同时，在不同位置放置一定数量的专门用来测试的样片。一般情况下主要包括表面检测和厚度检测表面检测 通常在高亮的紫外线下对每片晶园进行检测，包括表面颗粒、不规则度、污点都会在紫外线下显现。厚度检测 对厚度的检测非常重要，因为不同的器件或者不同目的要求，比如，MOS栅极氧化层的厚度要求就很严格。检测的技术包括：颜色比较、边沿记数、干涉、椭偏仪及电子扫描显微镜等。,热氧化炉,作业：,随着集成电路集成度提高，氧化层的厚度也不断减小，甚至到达了二氧化硅层厚度的极限。问：什么因素限制了二氧化硅层的减小，可以采取什么方法进行解决？列出相关参考资料。,