集成電路制造工藝及常用設(shè)備培訓(xùn)課件(已修改)
2025-01-14 18:34 本頁面
【正文】 1. 高溫氧化工藝 硅的熱氧化 硅的熱氧化是指在高溫下，硅片表面同氧氣或水進行反應(yīng)，生成 SiO2 。 硅的熱氧化有：干氧、濕氧、水汽氧化三種。 如果氧化前已存在厚度為 t0 的氧化層，則（ 311）微分方程的解為：（ tOX ：是總的氧化層厚度） ? ????? tBAtt OXOX 2（ 4 12） BAtt 020 ???12NDHPB g???????????gS hkDA 112式中 在各種工藝條件下，參數(shù) A和 B都是已知的， t 是氧化時間。 τ 是一個時間參數(shù)，單位是小時（ h）。 （ 3 13） 硅熱氧化的厚度計算 熱氧化原理和方法 O2 擴散 反應(yīng) SiO2 Si Si + O2 = SiO2 硅的熱氧化分干氧和濕氧兩種。干氧是在高溫下氧分子與硅表面的原子反應(yīng)生成 SiO2 。 不同的熱氧化方式生長的 SiO2 膜性質(zhì)比較 ● 干氧氧化的 SiO2 膜結(jié)構(gòu)致密，干燥、均勻 性和重復(fù)性好、掩蔽能力強、鈍化效果好， 與光刻膠的接觸良好，光刻時不易浮膠。 ● 水汽氧化的 SiO2 膜結(jié)構(gòu)疏松，表面有斑點 和缺陷，含水量多，對雜質(zhì)的掩蔽能力差， 所以在工藝中很少單獨采用。 ● 濕氧氧化生長的膜致密性略差于干氧生長的 SiO2 膜，但它具有生長速率快的優(yōu)點，其掩蔽能力和鈍化效果都能滿足一般器件的要求。其缺點是表面有硅烷醇存在，使 SiO2 膜與光刻膠接觸不良，光刻時容易浮膠。同時，濕氧氧化后的 Si 片表面存在較多的位錯和腐蝕坑。 在實際工藝應(yīng)用中，生長高質(zhì)量的幾百 197。 的 SiO2薄膜一般采用干氧的方式。 SiO2薄膜厚度需要幾千 197。以上時，一般采用干氧 — 濕氧 — 干氧的方式，既保證了所需的厚度，縮短了氧化時間，又改善了表面的完整性和解決了光刻時的浮膠問題。 ● 熱氧化生長的 SiO2薄膜質(zhì)量好，但是反應(yīng)溫度比較高。襯底只能用于單晶硅表面。 ● 離子注入可以通過分別調(diào)節(jié)注入離子的能量、數(shù)量，精確地控制摻雜的深度和濃度，所以可以制備理想的雜質(zhì)分布。 離子注入的優(yōu)點 2. 離子注入 ● 擴散法摻雜時受到化學(xué)結(jié)合力、擴散系數(shù)及 固溶度等方面的限制，而離子注入是一個物 理過程，所以它可以注入各種元素。 ● 擴散法是在高溫下?lián)诫s，離子注入法摻雜一 般在室溫下進行（也可以在加溫或低溫下進 行）。 ● 離子注入法可以做到高純度的摻雜，避免有 害物質(zhì)進入硅片。 ● 熱擴散時只能采用 SiO2 等少數(shù)耐高溫的介質(zhì) 進行局部摻雜，但是離子注入法可以采用光 刻膠作為掩蔽膜，進行局部注入摻雜。 ● 熱擴散時，雜質(zhì)在縱向擴散的同時進行橫向 擴散，兩者幾乎一樣，而離子注入的橫向擴 散很小。 在離子注入機中，利用電流積分儀測量注入的離子總數(shù) N： ????tS idtqqQSNN01式中： NS 單位面積的注入劑量（個 /cm2 ）， S 是掃描面積（ cm2 ）， q 是一個離子的電荷（ 1019庫侖），Q 是注入到靶中的總電荷量（庫侖），
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