1、半導體工藝簡介,物理與光電工程學院 張賀秋,參考書：芯片制造半導體工藝制程實用教程，電子工業(yè)出版社，趙樹武等譯，2004-10,室內(nèi)環(huán)境：要求很嚴，恒溫、恒濕、氣流,硅熱氧化,目的,1、列出硅器件中，二氧化硅膜層的基本用途。 2、描述熱氧化的機制。 3、列出熱氧化反應(yīng)中的氧化劑及用途。 4、解釋氧化條件及基底條件對氧化的影響。,二氧化硅層的用途,1、表面鈍化,2、摻雜阻擋層,3、表面絕緣體,4、器件絕緣體,O2,O2,O2,100nm Tox=(B/A)t 線性階段,Original Si,100nm Tox=(Bt)1/2 拋物線階段,熱氧化的機制,受限反應(yīng)，受限擴散反應(yīng),Si (S) +

2、O2 (V) SiO2 (S),Dry Oxidation Si (S) + O2 (V) SiO2 (S) Wet Oxidation（stream Oxidation） Si (S) + H2 O (V) SiO2 (S) + H2 (V),氧化率的影響,900-1200oC,900-1200oC,1、氧化源：,干氧 濕氧(發(fā)泡、干法) Cl參入氧化,干氧氧化 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)致密、均勻性和重復性好、與光 刻膠黏附好且應(yīng)力小。 缺點：生長溫度高、生長速度慢。,氧化率的影響,2、高壓氧化,在實際的工藝過程中增加氧化劑分壓來提高氧化速率，或者降低氧化溫度而保持同樣的氧化速率都是經(jīng)常采用方法。 優(yōu)點：

3、有利于降低材料中的位錯缺陷。 缺點：在利用高壓氧化時要注意安全問題和高壓系統(tǒng)帶來的污染問題。,常壓 高壓,氧化率的影響,3、晶向,因為不同晶向其原子密度不同，所以在相同的溫度、氧化氣壓等條件下，原子密度大的晶面，氧化生長速率要大，而且在低溫時的線性階段更為明顯。,4、摻雜物 氧化率：高摻雜 低摻雜 n型摻雜物：P、As、Sb p型摻雜物：B 5、多晶硅 與單晶硅相比氧化率更快,氧化率的影響,實際工藝中由于各個部分材料不同，造成氧化層厚度不均勻，出現(xiàn)臺階。,氧化質(zhì)量評估 氧化后要對氧化質(zhì)量進行評估，因為有些檢測是破壞性的，所以在把一批晶園送入爐管的同時，在不同位置放置一定數(shù)量的專門用來測試的樣片。 一般情況下主要包括表面檢測和厚度檢測 表面檢測 通常在高亮的紫外線下對每片晶園進行檢測，包括表面顆粒、不規(guī)則度、污點都會在紫外線下顯現(xiàn)。 厚度檢測 對厚度的檢測非常重要，因為不同的器件或者不同目的要求，比如，MOS柵極氧化層的厚度要求就很嚴格。檢測的技術(shù)包括：顏色比較、邊沿記數(shù)、干涉、橢偏儀及電子掃描顯微鏡等。,熱氧化爐,作業(yè)：,隨著集成電路集成度提高，氧化層的厚度也不斷減小，