半導體制造工藝之硅的氧化概述(編輯修改稿)
2025-03-19 04:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 t A2/4B時，則 SiO2的厚度和時間的關系簡化為： （拋物型規(guī)律，擴散控制）熱氧化生長速率（ 3）通信與電子工程學院167。 當氧化時間很短 (thin oxide)，即（ t +τ） A2/4B時，則 SiO2的厚度和時間的關系簡化為 （線性規(guī)律，反應控制）B/A為線性速率常數(shù)； B為拋物型速率常數(shù)熱氧化生長速率（ 4）返回通信與電子工程學院決定氧化速率常數(shù)的因素（ 2）v氧化溫度167。 溫度對拋物型速率常數(shù) B的影響是通過影響 氧化劑在 SiO2中的擴散系數(shù) DSiO2 產(chǎn)生的167。 溫度對線性速率常數(shù) B/A的影響是通過影響 化學反應常數(shù) ks產(chǎn)生的通信與電子工程學院溫度對 B及 B/A的影響圖 B的影響 圖 B/A的影響通信與電子工程學院影響 氧化速率的因素v硅表面晶向v雜質(zhì)通信與電子工程學院影響氧化速率的因素（ 1）v硅表面晶向對氧化速率的影響167。 線性速率常數(shù) B/A受硅的晶向影響? 表達式：? 不同晶向所對應的晶面硅原子的密度不同，表面化學反應速率（ ks)是與硅表面的原子密度，即表面的價鍵密度有關? (111)面上的硅原子密度比 (100)面上大，因此，(111)面上的線性速率常數(shù)大于 (100)面上的線性速率常數(shù)通信與電子工程學院影響氧化速率的因素（影響氧化速率的因素（ 1））v硅表面晶向對氧化速率的影響167。 拋物型速率常數(shù) B與硅的 晶向無關? B的關系式? 氧化劑壓力 pg一定時， B的大小只與氧化劑在 SiO2中的擴散能力有關通信與電子工程學院影響氧化速率的因素（ 2）v雜質(zhì)對氧化速度的影響167。 摻有高濃度雜質(zhì)的硅，其氧化速率明顯變大? B 增大拋物型速率常數(shù)，對線性速率常數(shù)無明顯影響– k1, 慢擴散 增加 SiO2非橋鍵氧的數(shù)目，降低SiO2強度，因此增大拋物型速率常數(shù)。? P 線性氧化速率常數(shù)明顯增大– k1, 慢擴散，分凝到 SiO2中的雜質(zhì)量少，對拋物型速率常數(shù)影響不大，因大部分雜質(zhì)集中在靠近硅表面的硅中，因而使線性氧化速率常數(shù)明顯變大。通信與電子工程學院v雜質(zhì)對氧化速度的影響167。 水汽（極少量的水汽就會極大增大氧化速率）? 水汽含量 110 6時，氧化 700分鐘， SiO2約為300 197。? 水汽含量 2510 6時，氧化 700分鐘， SiO2約為370 197。167。 鈉? 以氧化物形式進入，離化后增加非橋鍵氧數(shù)，線性和拋物型氧化速率明顯增大影響氧化速率的因素（ 2）通信與電子工程學院v雜質(zhì)對氧化速度的影響167。 氯（ O2＋ TCA/HCL/TCE）? 鈍化可動離子，尤其是鈉離子，生成可揮發(fā)的金屬氯化物? 改善 Si SiO2 界面特性 —— 氯進入 Si SiO2 界面，界面態(tài)密度減小，表面固定電荷密度減小? 提高氧化速率 10～ 15％? 抑制層錯? TCA（三氯乙烷）在高溫下形成光氣（ COCl2），是一種劇毒物質(zhì)； TCE （三氯乙烯）可能致癌；HCL腐蝕性極強影響氧化速率的因素（ 2）返回通信與電子工程學院 摻有雜質(zhì)的硅在熱氧化過程中，靠近界面的硅中雜質(zhì)，將在界面兩邊的硅和二氧化硅中發(fā)生再分布。其決定因素有：v雜質(zhì)的分凝現(xiàn)象v雜質(zhì)通過 SiO2表面逸散v氧化速率的快慢v雜質(zhì)在 SiO2中的擴散速度熱氧化時雜質(zhì)在界面上的再分布通信與電子工程學院熱氧化時雜質(zhì)在界面上的再分布的誘因雜質(zhì)在 Si和 SiO2中的溶解度不同，擴散系數(shù)不同，熱氧化時，雜質(zhì)在 SiO2－ Si兩邊要重新分布，這種規(guī)律由 分凝系數(shù)（分凝系數(shù)（Segregation Coefficient）） 來描述雜質(zhì)在硅中的平衡濃度雜質(zhì)在二氧化硅中的平衡濃度 k = ＝C1C2通信與電子工程學院A. k1，并且雜質(zhì)在氧化物中擴散很 慢 。例如 B， k= 雜質(zhì)在 SiO2界面處濃度很高B. k1，并且 雜質(zhì)在氧化物中擴散很 快 。例如 B在含 H2環(huán)境下氧化，雜質(zhì)在 Si界面處的濃度趨于零。氧化層吸收雜質(zhì)通信與電子工程學院C. k1， 并且雜質(zhì)在氧化物中擴散 慢 。例如 P， As，Sb雜質(zhì)在硅界面處堆積D. k1， 并且 雜質(zhì)在氧化物中擴散快。例如 Ga，硅界面處的雜質(zhì)濃度低于體濃度。氧化層排斥雜質(zhì)通信與電子工程學院 Si SiO2 界面特性vSi SiO2 界面電荷類型：167。 可動離子電荷（ Qm）167。 界面陷阱電荷 （ Qit）167。 氧化層固定電荷（ Qf）167。 氧化層陷阱電荷（ Qot） SiSiO2界面不是絕對的斷然的分開，而是存在一個10A左右的過渡層，在過渡層中 x的配比在 1
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