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文档简介
《集成电路制造工艺》
基本热氧化方法（上）教学目标1、掌握热氧化方法及工艺原理2、了解干氧氧化、水汽氧化的原理、特点3、课程思政：半导体材料在生活的应用热氧化方法及工艺原理1、热氧化的含义热氧化：高温下，洁净的硅片与氧化剂反应生成一层SiO2膜氧元素硅片提供硅原子二氧化硅高温
二氧化硅制备方法有很多种，如热氧化、热分解、溅射、真空蒸发、阳极氧化法等各种制备方法，有各自的优缺点，目前热氧化方式是应用最为广泛的制备方法，因为它有工艺简单、操作方便、氧化膜质量好、膜的稳定性和可靠性高的优点。2、热氧化的特点高温：900~1200℃，氧化剂：水或者氧气条件工艺简单、操作方便、氧化膜质量最佳、膜的稳定性和可靠性好，还能降低表面悬挂键，很好的控制界面陷阱和固定电荷特点3、热氧化反应式反应方程式：Si+O2
SiO2
；或Si＋H2O
SiO2＋H24、热氧化反应过程4、影响氧化生长速率的因素温度：温度越高，氧化生长速率越快。氧化方式：水汽氧化>湿氧氧化>干氧氧化速率硅的晶向：不同晶向，生长速率呈现各向异性氧化剂压力：氧化剂的压力增强，更快的氧化生长速率掺杂水平：重掺杂的硅要比轻掺杂的氧化速率快。干氧氧化、水汽氧化的原理、特点1、干氧氧化生长机理：在高温下当氧气与硅片接触时，氧分子与其表面的硅原子反应生成二氧化硅起始层。Si+O2==SiO2氧化温度：900~1200℃思考：二氧化硅的厚度与哪些因素相关？Q1.同一温度下，氧化层厚度与时间的关系Q2.同一时间下，氧化层厚度与氧化温度的关系A1.同一温度下，氧化层厚度与时间成正比；氧化时间越长，氧化层厚度越大。A2.同一时间下，氧化层厚度与氧化温度的关系温度越高，氧原子在二氧化硅中的扩散也越快，氧化速率常数也越大，二氧化硅层也越厚。2、水汽氧化机理：高温下，水汽与硅片表面硅原子作用，生成二氧化硅起始膜。
2H20+Si=SiO2+2H2后续反应：水分子先与表面的二氧化硅反应生成硅烷醇（Si-OH）结构，即：
H20+Si-O-Si==2(Si-OH)生成的硅烷醇再扩散穿过氧化层抵达Si-SiO2界面，与硅原子反应：
2(Si-OH)+Si-Si==2(Si-O-Si)+H23、干氧氧化与水汽氧化的对比干氧氧化水汽氧化气体使用氧气使用水蒸气特点干氧氧化，氧化速率慢，但氧化层结构致密。氧化速率快，但氧化层结构疏松，质量不如干氧氧化好。解决措施经过吹干氧或干氮，热处理硅烷醇可分解为硅氧烷结构并排除水分。课堂小结1、热氧化方法及工艺原理2、干氧氧化、水汽
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