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2023-05-16 23:05:07 本頁(yè)面
【正文】 這個(gè)性質(zhì)結(jié)合光刻工藝 ， 就可以進(jìn)行選擇性擴(kuò)散 。 DSi DSiO2 SiO2 膜要有足夠的厚度 。在熱氧化法制備的過程中，是氧或水汽等氧化劑穿過 SiO2層，到達(dá) Si SiO2界面，與硅反應(yīng)生成 SiO2 ，而不是硅向 SiO2外表面運(yùn)動(dòng)，在表面與氧化劑反應(yīng)生成SiO2 6 二 、 二氧化硅的性質(zhì) 2. 耐腐蝕性 二氧化硅膜的化學(xué)穩(wěn)定性極高，不溶于水，除氫氟酸外，和別的酸不起作用。 3 SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 一 、 結(jié)構(gòu) 1. 結(jié)晶型和非結(jié)晶型（無(wú)定形）兩種 ： SiO四面體 ， 中心是硅 ，四個(gè)頂角上是氧原子 ， 為兩個(gè)硅原子所共有 。1 Chap 2 氧化 SiO2與 Si之間完美的界面特性是成就硅時(shí)代的主要原因 硅工藝中的一系列重要硅基材料： SiO2：絕緣柵 /絕緣 /介質(zhì)材料； Si3N4：介質(zhì)材料，用作鈍化 /掩蔽等； 多晶硅：可以摻雜，導(dǎo)電； 硅化物：導(dǎo)電，作為接觸和互連 …… 2 Chap 2 氧化 oxide ? 本章重點(diǎn)： ? SiO2層用途 ? SiO2氧化方法 ? SiO2質(zhì)量監(jiān)測(cè) ? SiO2層的特點(diǎn)： ? l 能緊緊地依附在硅襯底表面，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性。 （ 結(jié)構(gòu)見書圖 ） 3. 連接兩個(gè) SiO四面體的氧稱為橋鍵氧 ，只有一個(gè) SiO四面體的氧稱為非橋鍵氧 。氫氟酸腐蝕原理如下： 六氟化硅溶于水。 雜質(zhì)在一定的擴(kuò)散時(shí)間 、 擴(kuò)散溫度下 ， 有一最小厚度 。 這種掩蔽作用是有條件的 。 同時(shí) ， 在制造工藝流程中 ， 防止表面或 PN結(jié)受到機(jī)械損傷和雜質(zhì)玷污 ， 起到了保護(hù)作用 。 10 ? ? (1)MOS管的絕緣柵材料 ? 在 MOS晶體管中 ， 常以二氧化硅膜作為柵極 ， 這是因?yàn)槎趸鑼拥碾娮杪矢?， 介電強(qiáng)度大 ， 幾乎不存在漏電流 。 12 ? ? 集成電路中的隔離有 PN隔離和介質(zhì)隔離兩種 ， 而介質(zhì)隔離中的介質(zhì)就是二氧化硅 。 14 nm柵氧化層 離子注入掩蔽 隔離工藝 互連層間絕緣介質(zhì) 15 SiO2的掩蔽作用 ? 一 、 雜質(zhì)在二氧化硅中的存在形式 ? ：網(wǎng)絡(luò)體中 ， 只有硅和氧兩種元素的 SiO2， 即不含雜質(zhì)的 SiO2 ? ：在器件制造中 ， 往往摻入某些雜質(zhì) ， 這樣形成的 SiO2 ? ：網(wǎng)絡(luò)形成者和網(wǎng)絡(luò)改變者 。 一般是以離子形式存在于網(wǎng)絡(luò)中 ， 其離子半徑大 ， 替代硅的可能性很小 。 ? ，和橋鍵氧反應(yīng)生成非橋鍵氫氧基，減少了網(wǎng)絡(luò)中橋鍵氧數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度減弱或疏松，使雜質(zhì)的擴(kuò)散能力增強(qiáng)。 ? 選擇擴(kuò)散是根據(jù)某些雜質(zhì) ， 在條件相同的情況下 ， 在 SiO2中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)小于在硅中的擴(kuò)散速度的性質(zhì)來(lái)完成 ， 即利用 SiO2層對(duì)某些雜質(zhì)起到 “ 掩蔽 ” 作用來(lái)達(dá)到 。 ? SiO2中服從余誤差分布和高斯分布（具體下一章介紹） 20 硅的熱氧化生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) ? 一 、 硅的熱氧化 ? 1. SiO2的制備方法很多 ， 有熱分解淀積法 、濺射法 、 真空蒸發(fā)法 、 陽(yáng)極氧化法 、 化學(xué)氣相淀積法 、 等離子氧化法和熱氧化法等等 。 21 ? 二 、 SiO2的制備方法 速度 均勻重復(fù)性 結(jié)構(gòu) 掩蔽性 水溫 干氧：慢 好 致密 好 濕氧：快 較好 中 基本滿足 95℃ 水汽：最快 差 疏松 較差 102℃ 實(shí)際采用：干氧－－濕氧－－干氧 22 進(jìn)行干氧和濕氧氧化的氧化爐示意圖 23 ? （ 1）作用：減少鈉離子的玷污，抑制氧化垛層錯(cuò)，提高少子壽命，也就是提高器件的電性能和可靠性。它們?cè)诎雽?dǎo)體中形成復(fù)合中心，使少子壽命變短，如果面外有氯離子存在，它能與這些金屬雜質(zhì)發(fā)生作用，生成易揮發(fā)的氯化物，而被排除，從而減少了復(fù)合中心。 ? （ 3）摻氯氧化膜的負(fù)偏壓不穩(wěn)定性 ? 摻氯氧化膜加負(fù)偏壓時(shí)，高溫負(fù)電場(chǎng)會(huì)破壞 Si－ Si、 Si－ O鍵，變形或破裂，增加固定氧化物電荷和界面陷阱電荷密度，使 C－ V曲線向負(fù)方向移動(dòng)。 持前一觀點(diǎn)人多 。 即由擴(kuò)散控制和表面化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)決定 。 ? ： ? 拋物線型速率常數(shù) B以及線性速率常數(shù) B/A與氧化劑分壓都是線性關(guān)系，所以在一定的氧化條件下，通過改變氧化劑分壓可以達(dá)到改變二氧化硅生長(zhǎng)速率的目的，即所謂的高壓氧化和低壓氧化技術(shù)。 36 ? 3. 氧化溫度： ? B與 B/A與溫度成指數(shù)關(guān)系，且在一個(gè)大氣壓下 B/A的值由表面化學(xué)反應(yīng)來(lái)決定，即由表面化學(xué)反應(yīng)快慢決定氧化速率。 38 晶向?qū)ρ趸俾实挠绊? ?化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù) ks與晶向有關(guān)。 ?高溫長(zhǎng)時(shí)間氧化，拋物線速率常數(shù) B起主要作用，晶向影響減弱。 （ 3）氯 在氧化氣氛中加入氯可以改善二氧化硅的特性。 SiO鍵能 eV, SiCl鍵能 eV, Cl2先與 Si反應(yīng)生成氯硅化合物，然后再與氧反應(yīng)生成 SiO2，起催化作用 ? Cl還可以中和界面的電荷堆積 ,減少界面態(tài) , B B/A Dry O2 + 13% Cl。例如 B在含 H2氣氛下氧化，雜質(zhì)在 Si界面處的濃度趨于零。 47 ? 二、再分布對(duì)硅表面雜質(zhì)濃度的影響 ? 再分布后的硅表面附近的雜質(zhì)濃度，只與雜質(zhì)的分凝系數(shù)；雜質(zhì)在二氧化硅與在硅中的擴(kuò)散系數(shù)之比；以及氧化速率與雜質(zhì)的擴(kuò)散速率之比有關(guān)。 ? 一 、 快速初始氧化階段 ? 二 、 薄氧化層的制備 49 對(duì)于超薄熱干氧化， GD模型無(wú)法準(zhǔn)確描述，實(shí)驗(yàn)表明在 20 nm之內(nèi)的熱氧化生長(zhǎng)速度和厚度比GD模型大的多。 ? 51 Na+ + + + + + + + + ?? ??? ? ? Al SiO2 SiOX Si ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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