半导体器件半导体工艺氧化

半导体器件半导体工艺氧化第一页，共十八页，2022年，8月28日室内环境：要求很严，恒温、恒湿、气流第二页，共十八页，2022年，8月28日名称集成度（数字MOS集成电路）小规模集成电路（SSI）<100中规模集成电路（MSI）102~103大规模集成电路（LSI）103~105超大规模集成电路（VLSI）105~107甚大规模集成电路（ULSI）107~109巨大规模集成电路>109第三页，共十八页，2022年，8月28日环境级别最大颗粒尺寸（m）甚大规模集成电路生产车间10.1超大规模集成电路生产车间100.3封装区域1000~100000.5住房100000室外>500000第四页，共十八页，2022年，8月28日第五页，共十八页，2022年，8月28日硅——热氧化第六页，共十八页，2022年，8月28日目的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。第七页，共十八页，2022年，8月28日二氧化硅层的用途1、表面钝化2、掺杂阻挡层3、表面绝缘体4、器件绝缘体第八页，共十八页，2022年，8月28日O2O2O2<100nmTox=(B/A)t线性阶段OriginalSi>100nmTox=(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)—>SiO2(S)第九页，共十八页，2022年，8月28日第十页，共十八页，2022年，8月28日DryOxidationSi(S)+O2(V)

—>SiO2(S)WetOxidation（streamOxidation）

Si(S)+H2O(V)—>SiO2(S)+H2(V)氧化率的影响900-1200oC900-1200oC1、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。第十一页，共十八页，2022年，8月28日氧化率的影响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题和高压系统带来的污染问题。常压<高压第十二页，共十八页，2022年，8月28日氧化率的影响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。第十三页，共十八页，2022年，8月28日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。第十四页，共十八页，2022年，8月28日第十五页，共十八页，2022年，8月28日氧化质量评估

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。第十六页，共十八页，2022年，8月28日热氧化炉第十七页，共十八页，2022年，8月28日作业：随着集成电路集成度