西电集成电路制造技术第二章氧化.pptVIP

2.4影响氧化速率的因素

2.4.1决定氧化速率常数的因素1.氧化剂分压设C*和Pg分别为平衡时SiO2中氧化剂浓度和气体中的氧化剂分压。∵C*=Hpg(亨利定律)B=2DOXC*/N1，A=2DOX(ks-1+h-1)，∴A与pg无关；B∝pg，B/A∝pg；（线性关系）2.4影响氧化速率的因素

2.4.1决定氧化速率常数的因素与抛物型速率常数B的关系：∵B=2DOXC*/N1｛Dox=D0exp(-ΔE/kT)｝∴B与氧化温度是指数关系2.氧化温度2.4影响氧化速率的因素

2.4.1决定氧化速率常数的因素2.氧化温度与线性速率常数B/A的关系∵B/A=C*·Ks·h/(Ks+h)·N1-1≈ks·C*/N1而ks=ks0exp(-Ea/kT)∴无论干氧、湿氧，氧化温度与B/A是指数关系2.4影响氧化速率的因素

2.4.2影响氧化速率的其它因素1.硅表面晶向12543∵DOX与Si片晶向无关，ks与Si表面的原子密度(键密度）成正比；∴抛物型速率常数B=2DOXC*/N1，与Si晶向无关；线性速率常数B/A≈ks·C*/N1，与Si晶向有关：因此（111）面的B/A比（100）面大。123452.4影响氧化速率的因素

2.4.2影响氧化速率的其它因素2.杂质020304050601（m=杂质在Si中的平衡浓度/杂质在SiO2中的平衡浓度）硼：在SiO2中是慢扩散，且分凝系数m1；氧化再分布后：大量硼从Si进入SiO2中，使非桥键氧增变化。加，降低了SiO2的网络强度，导致氧化剂DOX增加，进而导致抛物型速率常数B明显增加，但B/A无明显2.4影响氧化速率的因素

2.4.2影响氧化速率的其它因素P:分凝系数m1氧化再分布后：少量的P分凝到SiO2中，使氧化剂在SiO2中的扩散能力增加不多，因而抛物型速率常数B变化不大；大部分P集中在Si表面，使线性速率常数B/A明显增大。影响氧化速率的因素

影响氧化速率的其它因素01020304水汽水汽会增加陷阱密度。钠干氧中，极少量的水汽就会影响氧化速率；钠以Na2O的形式进入SiO2中，使非桥键氧增加，氧化剂的扩散能力增加，但SiO2强度下降了。氯05氯的作用：固定重金属、Na+等杂质；增加Si中的少子寿命；减少SiO2中的缺陷；降低界面态和固定电荷密度；减少堆积层错。2.4.2影响氧化速率的其它因素2.5.1杂质的分凝与再分布2.5热氧化的杂质再分布2.5.1杂质的分凝与再分布分凝系数m=杂质在Si中的平衡浓度/杂质在SiO2中的平衡浓度对同一杂质、同一温度条件，在平衡状态下，m是一个常数。由m可判断在界面处杂质分布的情况。P、As、Sb:10；Ga：20；B：0.1-1；四种分凝现象：根据m1、m1和快、慢扩散①m1、SiO2中慢扩散：B②m1、SiO2中快扩散：H2气氛中的B③m1、SiO2中慢扩散：P④m1、SiO2中快扩散：Ga2.5热氧化的杂质再分布影响Si表面杂质浓度的因素：分凝系数mDSiO2/DSi氧化速率/杂质扩散速率2.5.2再分布对Si表面杂质浓度的影响01CS/CB：水汽干氧原因：氧化速率越快，加入分凝的杂质越多；CS/CB随温度升高而下降。P的再分布（m=10）022.5热氧化的杂质再分布2.B的再分布（m=0.3）CS/CB：水汽干氧CS/CB随温度升高而升高。原因：扩散速度随温度升高而提高，加快了Si表面杂质损耗的补偿。改正：图2.23中纵坐标CB/CS应为CS/CB2.1SiO2的结构与性质SiO2的原子结构2.1.1.结构（结晶形和无定形）结晶形结构：Si–O四面体在空间排列整齐如SiO2薄膜，密度＝3Si-O四面体:在顶角处通过氧(O)相互联结,构成三如石英晶体（水晶），密度＝2.65g/cm3无定形（非晶形）结构：无定形结构特点：（由无规则排列的Si-O四面体组成的三维网络结构),即短程有序，长程无序；维网络结构。2.1SiO2的结构与性质2.1SiO2的结构与性质Si-O4四面体中氧原子：桥键氧——为两个Si原子共用，是