10-氧化课稿.ppt

动画看课件 此处参照教材P107 ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ 此处参照教材P107 ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ （2）杂质再分布 ② 扩散速率 A：杂质在二氧化硅和硅中扩散速率不同，热氧化时，将引起SiO2/Si界面杂质再分布。扩散系数D是描述杂质扩散快慢的一个参数。 B：如果有：DSi DSiO2，nSi nSiO2硅（即K1）则杂质在Si中耗竭更严重。 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （2）杂质再分布 ② 扩散速率 杂质在SiO2/Si界面分布 SiO2/ Si SiO2/ Si K1 B在SiO2中扩散慢 B在SiO2中扩散快（H2环境） 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （2）杂质再分布 ② 扩散速率 杂质在SiO2/Si界面分布 SiO2/ Si SiO2/ Si K1 P, As在SiO2中扩散慢 Ga在SiO2中扩散快 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （2）杂质再分布 ③ 界面移动 热氧化时SiO2/Si界面向Si内部移动，界面移动的速率对SiO2/Si界面杂质再分布也有影响，移动速率决定于氧化速度。 水汽氧化速率远大于干氧氧化速率，水汽氧化SiO2/Si界面杂质的再分布就远小于干氧氧化； 湿氧氧化速率介于水汽、干氧之间，SiO2/Si界面杂质的再分布也介于水汽、干氧之间。 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （3）电学特性 ① 概述 二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷，这种正电荷将引起SiO2/Si界面P-Si的反型层，以及MOS器件阈值电压不稳定等现象。 正电荷有两种：可动离子；固定离子。 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （3）电学特性 ② 可动离子或可动电荷 主要是Na+、K+、H+ 等，这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质，为快扩散杂质。其中主要是Na+。在人体与环境中大量存在Na+，热氧化时容易发生Na+沾污。加强工艺卫生方可以避免Na+沾污；也可采用掺氯氧化，固定Na+离子。 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （3）电学特性 ③ 固定离子或固定电荷 主要是氧空位。一般认为：固定电荷与界面一个很薄的（约30?）过渡区有关，过渡区有过剩的硅离子，过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开，但未与氧完全反应。 干氧氧化空位最少，水汽氧化氧空位最多。热氧化时，首先采用干氧氧化方法可以减小这一现象。 氧化后，高温惰性气体中退火也能降低固定电荷。 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） （3）电学特性 ③ 固定离子或固定电荷 带有可动电荷固定电荷和界面态的SiO2/Si界面 三、氧化膜检验方法 1、SiO2/Si界面特性（*） 2、氧化膜厚度的检测（*） （1）劈尖干涉和双光干涉 劈尖干涉和双光干涉利用干涉条纹进行测量，因为要制造台阶，所以为破坏性测量。 三、氧化膜检验方法 （2）比色法 以一定角度观察SiO2膜，SiO2膜呈现干涉色彩，颜色与厚度存在相应关系。比色法方便迅速，但只是粗略估计。 三、氧化膜检验方法 2、氧化膜厚度的检测（*） （3）椭圆仪法 三、氧化膜检验方法 2、氧化膜厚度的检测（*） （4）高频MOS结构C-V法 三、氧化膜检验方法 2、氧化膜厚度的检测（*） 3、氧化膜针孔的检测（*） （1）PAW法 三、氧化膜检验方法 （2）铜缀法 三、氧化膜检验方法 3、氧化膜针孔的检测（*） 二氧化硅对于微电子非常重要，它的形态被称为熔融石英。因此微电子工艺中的二氧化硅是非晶体，但要明确石英是晶体。 此处参照教材P107 此处参照教材P107 （111）方向界面态多，所以MOS器件中多用（100）硅片 此处参照教材P107 ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ 此处参照教材P110，有关多晶硅氧化对氧化速率的影响仅作了解。 氧化率不均匀问题仅作了解。 分子式:C2HCl3 分子量:131.4 产品理化性质:三氯乙烯为无色、透明、易流动、不燃烧、易挥发、具有芳香味的液体、对神经有麻醉作用。 2、热氧化生长方法 （1）干氧氧化 气源：干燥氧气，不能有水分。（参见P115最下） 适用：较薄的氧化层的生长，例如MOS器件的栅极。（参见P115最下） 原理： 氧化剂扩散到SiO2/Si界面与硅反应。 Si + O2 ? SiO2 1000度  二、氧化膜的生长方法 将需氧化的硅片放在托架上 实验室氧化硅片的工艺 准备氧化 将待氧化的硅片放入氧化炉内 硅在氧化炉中 氧化完后打开氧化炉 氧化完后取出硅