电子科大微电子工艺(第二章)氧化介绍.ppt

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2. 立式高温炉:节约净化室面积、提高自动化处理水平 2.6 氧化设备 立式高温炉系统 2.6 氧化设备 3. 快速升温炉 传统立式炉与快速升温立式炉的温度曲线对比 2.6 氧化设备 升温速率:15 ℃/min 降温速率:5 ℃/min 升温速率:100℃/min 降温速率:60 ℃/min 1、工艺腔 2、硅片传输系统 3、气体分配系统 4、温控系统 5、尾气系统 2.6 氧化设备 高温炉的组成: 2.7 快速热处理 快速热处理(RTA)是在非常短的时间内(几分之一秒)将单个硅片加热至400~1300℃温度范围的一种方法。 RTA的优点: 1.减少热预算(硅工艺过程中需要的热能:温度*时间) 2.硅中杂质运动最小 3.冷壁加热减少沾污 4.腔体小气氛洁净 5.更短的加工时间 RTA的应用: 1.离子注入退火,以减小注入损伤和电激活杂质 2.沉积氧化膜增密 3.硼磷硅玻璃(BPSG)回流 4.阻挡层退火(如TiN) 5.硅化物形成(如TiSi2) 6.接触合金 2.7 快速热处理 RTP系统: 2.7 快速热处理 第二章习题 书中第十章 8、18、24、25、47 已知线性-抛物线性模型为:t2ox+Atox=B(t + τ)。其中,tox为硅片上生长的SiO2总的厚度(μm);B为抛物线速率系数(μm2/h);B/A为线性速率系数(μm/h);τ为生成初始氧化层所用的时间(h)。假如硅片在初始状态时已有100nm的氧化层。计算 (1) 在120分钟内,920℃水汽氧化过程中生长的SiO2的厚度。(2) 在120分钟,920℃水汽氧化过程中所消耗的硅的厚度是多少?已知:在920℃水汽氧化条件下,A=0.50μm,B=0.20μm2/h。 第二章作业 人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。 自然氧化层一般小于5nm,cross section HR-TEM表征的结果。 * 在加热和冷却过程中,氧化硅与硅有同步的膨胀与收缩,因此,氧化硅可以完美的附着在硅片表面。 * Nsi*x=Nsio2*x0;Nsi=5*10^22cm^3, Nsio2=2.2*10^22cm^3;x=0.445x0 * * 都是一种非破坏性的方法。 * 参见P157;CV测试系统中具有加热加偏压装置,目的是用来驱使沾污离子电荷的移动;在沾污离子电荷移动前后分别测得CV曲线,两根曲线之间存在一个电压差,依据电压差计算出沾污离子电荷的数量。 * 提高效率,减小热预算 * * 2.2 氧化原理 湿氧氧化:Si + H2O +O2 → SiO2+H2 水汽氧化:Si + H2O → SiO2 + H2 湿氧氧化:Si + H2O +O2 → SiO2+H2 2.2 氧化原理 H2 +O2 → H2O 氢氧合成工艺 氢氧合成产生水分子代替去离子水加热产生水分子 2.2 氧化原理 气体流量比很重要! 氧化 水温 氧化 速率 均匀性 重复性 结构 掩蔽性 干氧 氧化 慢 好 致密 好 水汽 氧化 100 ℃ 最快 差 疏松 较差 湿氧 氧化 95 ℃ 快 较好 适中 基本 满足 2.2 氧化原理 三种热氧化层质量对比: 氧化前 氧化后 氧化消耗硅的厚度是二氧化硅厚度的45%左右 2.2 氧化原理 6.氧化消耗硅 2.3 SiO2在集成电路中的用途 1. MOS结构的电介质层 2. 限制带电载流子的场区隔离 3. 保护器件以免划伤和离子沾污 4. 掺杂过程中的注入阻挡层 5. 减小氮化硅与下层之间应力的垫氧化层 6. 减小注入损伤及沟道效应的注入屏蔽氧化层 7. 导电金属之间的层间介质 1. 栅氧化层:用做MOS晶体管栅和源漏衬底之间的电介质层 注:用热氧化生长方法形成 2.3 SiO2在集成电路中的用途 2. 场氧化层:用做单个晶体管之间的隔离阻挡层使它们彼此之间电气隔离。 (1) 浅槽隔离STI:Shallow Trench Isolation 注:用CVD淀积方法形成 厚度2500-15000 ? 2.3 SiO2在集成电路中的用途 厚度2500-15000 ? (2) 硅局域氧化LOCOS/选择性氧化 注:使用干湿

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