0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

集成电路制造工艺中的氧化工艺(Oxidation Process)

Semi Connect 来源:Semi Connect 作者:Semi Connect 2022-10-27 10:46 次阅读

集成电路制造工艺中,氧化硅薄膜形成的方法有热氧化和沉积两种。氧化工艺是指用热氧化方法在硅片表面形成二氧化硅(SiO2)的过程。热氧化形成的二氧化硅薄膜,因其具有优越的电绝缘性和工艺的可行性,在集成电路制造工艺中被广泛采用,其最重要的用途是作为 MOS 器件结构中的栅介质,其他用途还包括器件保护和隔离、表面钝化处理、离子注人掩蔽层、扩散阻挡层、硅与其他材料之间的缓冲层等。硅在空气中会与空气中的氧自然反应生成氧化硅薄膜,其氧化速率约为 1.5nm/h,最大厚度约为 4nm。自然氧化层的厚度很难精确控制,而且质量很差,在制造过程中需要尽量避免和去除;而在氧气浓度更高的环境中进行高温加热,可以更快速地得到更厚的高质量二氧化硅膜。

根据反应气体的不同,氧化工艺通常分为干氧氧化和湿氧氧化两种方式。干氧氧化化学反应式为 Si + O2 = SiO2;反应气体中的氧分子以扩散的方式穿过已经形成的氧化层,到达二氧化硅-硅界面,与硅发生反应,进一步生成二氧化硅层。干氧氧化制备的二氧化硅结构致密,厚度均匀,对于注人和扩散的掩蔽能力强,工艺重复性强,其缺点是生长速率较慢。这种方法一般用于高质量的氧化,如栅介质氧化、薄缓冲层氧化,或者在厚层氧化时用于起始氧化和终止氧化。

湿氧氧化化学反应式为H2O(水汽)+ Si =SiO2+2H2;在湿氧工艺中,可在氧气中直接携带水汽,也可以通过氢气和氧气反应得到水汽,通过调节氢气或水汽与氧气的分压比改变氧化速率。注意,为了确保安全,氢气与氧气的比例不得超过 1.88:1。湿氧氧化由于反应气体中同时存在氧气和水汽,而水汽在高温下将分解为氧化氢(HO),氧化氢在氧化硅中的扩散速率比氧快得多,所以湿氧氧化速率比干氧氧化速率高约一个数量级。

除了传统的干氧氧化和湿氧氧化,还可在氧气中摻入含氯气体,如氯化氢 (HCL)、二氯乙烯 DCE(C2H2Cl2)或其衍生物,使氧化速率及氧化层质量均得到提高。氧化速率提高的主要原因是,掺氯氧化时,不仅反应产物中含有可加速氧化的水汽,而且氯积累在 Si-SiO2界面附近,在有氧的情况下,氯硅化物易转变成氧化硅,可催化氧化。氧化层质量改善的主要原因是,氧化层中的氯原子可以钝化钠离子的活性,从而减少因设备、工艺原材料的钠离子沾污而引入的氧化缺陷。因此,多数干氧氧化工艺中都有掺氯行为。

由于传统氧化工艺所需温度较高,时间较长,引入的热预算(Thermal Budget) 很高,造成了硅片中杂质的再分布,在先进技术节点中会导致器件性能劣化,因此应严格控制热预算。在后高k(High-k Last)的高k金属栅工艺中,一般会采用快速热氧化(Rapid Thermal Oxidation, RTO)或化学品氧化(Chemical Oxidation)等方法生长栅介质超薄界面层 (Interfacial Laver)。快速热氧化中的升/降温速率比普通热氧化快 100~1000 倍,减少了升/降温过程中的热预算。在化学品氧化中,结合臭氧氧化和化学品处理,可以在按近室温条件下获得高质量的界面氧化层,减少了由于高温带来的热预算。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 集成电路
    +关注

    关注

    5374

    文章

    11285

    浏览量

    360181
  • 硅片
    +关注

    关注

    13

    文章

    359

    浏览量

    34508

原文标题:氧化工艺(Oxidation Process)

文章出处:【微信号:Semi Connect,微信公众号:Semi Connect】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    集成电路封装基板工艺详解(68页PPT)

    共读好书欢迎扫码添加小编微信扫码加入知识星球,领取公众号资料 原文标题:集成电路封装基板工艺详解(68
    的头像 发表于 11-01 11:08 91次阅读

    集成电路封装基板工艺详解(68页PPT)

    共读好书欢迎扫码添加小编微信扫码加入知识星球,领取公众号资料 原文标题:集成电路封装基板工艺详解(68
    的头像 发表于 11-01 11:08 86次阅读

    单片集成电路有哪些组成

    。单片集成电路的组成非常复杂,涉及到多个层面的设计和制造工艺。 1. 硅基底(Substrate) 硅片 :单片集成电路的基础,通常采用高纯度的单晶硅。 掺杂 :通过掺杂不同的杂质来改
    的头像 发表于 09-20 17:21 275次阅读

    集成电路工艺学习之路:从零基础到专业水平的蜕变

    集成电路(IC)作为现代电子技术的核心,其制造工艺的复杂性和先进性直接决定了电子产品的性能和质量。对于有志于进入集成电路行业的学习者来说,掌握一系列基础知识是至关重要的。本文将从半导体
    的头像 发表于 09-20 13:46 531次阅读
    <b class='flag-5'>集成电路</b><b class='flag-5'>工艺</b>学习之路:从零基础到专业水平的蜕变

    集成电路封装基板工艺详解:推动电子工业迈向新高度!

    在快速发展的电子工业集成电路(IC)封装基板作为连接芯片与外部设备的桥梁,其重要性不言而喻。封装基板不仅为芯片提供物理支撑和电气连接,还直接影响电子产品的性能、可靠性和成本。本文将深入探讨集成电路封装基板
    的头像 发表于 09-14 09:32 702次阅读
    <b class='flag-5'>集成电路</b>封装基板<b class='flag-5'>工艺</b>详解:推动电子工业迈向新高度!

    WIP在硅基集成电路工艺的核心地位

    在硅基集成电路(IC)制造业的精密舞台上,WIP(Wafer In Process)扮演着举足轻重的角色。它指代那些正处于复杂制造工艺流程之
    的头像 发表于 08-26 16:15 519次阅读

    探秘集成电路制造的“高精尖”:三束技术全景解析

    集成电路作为现代电子技术的核心,其制造水平直接关系到电子产品的性能和可靠性。随着摩尔定律的推进,集成电路的特征尺寸不断缩小,制造工艺日趋复杂
    的头像 发表于 07-12 09:57 1703次阅读
    探秘<b class='flag-5'>集成电路</b><b class='flag-5'>制造</b>的“高精尖”:三束技术全景解析

    专用集成电路包括哪些内容 专用集成电路设计与工艺

    的性能、更低的功耗和更好的集成度。本文将从定义、设计流程、主要应用领域以及发展趋势等方面对专用集成电路进行详细阐述。 一、定义 专用集成电路是根据特定的应用需求进行设计和制造的一种
    的头像 发表于 05-04 17:28 2255次阅读

    专用集成电路包括什么系统组成 专用集成电路包括什么功能组成

    专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC)是通过定制设计和制造工艺生产的一种电子集成电路。与通用
    的头像 发表于 05-04 15:45 1761次阅读

    专用集成电路技术是什么意思 专用集成电路技术应用有哪些

    Circuit,GPIC)相比,专用集成电路采用了定制化的设计方法和制造工艺,以便适应特定的功能要求和性能指标。 专用集成电路技术的应用非常广泛。下面详细讨论了其中几个重要领域: 通
    的头像 发表于 04-21 16:57 1054次阅读

    集成电路工艺大揭秘:四种关键技术一网打尽

    集成电路(IC)是现代电子设备不可或缺的组件,它将成千上万的晶体管、电阻、电容等元件集成在一块微小的硅片上,实现了复杂电路功能的高度集成
    的头像 发表于 04-10 13:40 6495次阅读
    <b class='flag-5'>集成电路</b><b class='flag-5'>工艺</b>大揭秘:四种关键技术一网打尽

    集成电路封装新篇章:铝线键合的魅力

    随着科技的飞速发展,集成电路已成为现代电子设备不可或缺的组件。而在集成电路的生产过程,封装工艺是至关重要的一环,它直接关系到
    的头像 发表于 04-09 09:53 1500次阅读
    <b class='flag-5'>集成电路</b>封装新篇章:铝线键合的魅力

    东芝BiCD工艺集成电路硅单片TB67H450AFNG数据手册

    电子发烧友网站提供《东芝BiCD工艺集成电路硅单片TB67H450AFNG数据手册.pdf》资料免费下载
    发表于 03-20 11:23 1次下载

    集成电路是如何进行分类的呢?

    集成电路根据其功能、结构、制造工艺等不同特点,可以分为多种不同类型的分类。
    的头像 发表于 02-20 18:12 1193次阅读

    揭秘集成电路制造的“黑科技”:三束技术的力量

    集成电路作为现代电子技术的核心,其制造水平直接关系到电子产品的性能和可靠性。随着摩尔定律的推进,集成电路的特征尺寸不断缩小,制造工艺日趋复杂
    的头像 发表于 02-20 09:58 804次阅读
    揭秘<b class='flag-5'>集成电路</b><b class='flag-5'>制造</b>的“黑科技”:三束技术的力量