工艺技术-半导体工艺基础之氧化(ppt 58页)

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1、第三章Oxidation氧化Oxidation氧化简介氧化膜的应用氧化机理氧化工艺氧化设备RTO快速热氧化简介硅与O2直接反应可得；SiO2性能稳定；氧化工艺在半导体制造中广泛使用Si+O2→SiO2氧化层简介Oxidation氧化层简介Silicon氧化膜的应用掺杂阻挡层表面钝化(保护)–Screenoxide,padoxide,barrieroxide隔离层–FieldoxideandLOCOS栅氧化层氧化层应用掺杂阻挡氧化层MuchlowerBandPdiffusionratesinSiO2thanthatinSi

2、SiO2canbeusedasdiffusionmask氧化层应用表面钝化(保护)氧化层PadOxide衬垫氧化层,ScreenOxide屏蔽氧化层SacrificialOxide牺牲氧化层,BarrierOxide阻挡氧化层Normallythinoxidelayer(~150Å)toprotectsilicondefectsfromcontaminationandover-stress.氧化层应用ScreenOxide氧化层应用PadandBarrierOxidesinSTIProcess氧化层应用USG:Undop

3、edSilicateGlass未掺杂硅酸盐玻璃Application,PadOxideRelievestrongtensilestressofthenitridePreventstressinducedsilicondefects氧化层应用牺牲氧化层SacrificialOxideDefectsremovalfromsiliconsurface氧化层应用器件隔离氧化层临近器件的绝缘隔离BlanketfieldoxideLocaloxidationofsilicon(LOCOS)Thickoxide,usually3,00

4、0to10,000Å氧化层应用BlanketFieldOxideIsolation氧化层应用LOCOSProcess氧化层应用LOCOSComparewithblanketfieldoxide–Betterisolation更好的隔离–Lowerstepheight更低台阶高度–Lesssteepsidewall侧墙不很陡峭Disadvantage缺点–roughsurfacetopography粗糙的表面形貌–Bird’sbeak鸟嘴被浅的管沟(STI)所取代氧化层应用栅氧化层Gateoxide:thinnestand

5、mostcriticallayerCapacitordielectric氧化层应用氧化膜(层)应用名称应用厚度说明自然氧化层不希望的15-20A屏蔽氧化层注入隔离，减小损伤~200A热生长掺杂阻挡层掺杂掩蔽400-1200A选择性扩散场氧化层和LOCOS器件隔离3000-5000A湿氧氧化衬垫氧化层为Si3N4提供应力减小100-200A热生长很薄牺牲氧化层去除缺陷<1000A热氧化栅氧化层用作MOS管栅介质30-120A干氧氧化阻挡氧化层防止STI工艺中的污染100-200A氧化层应用SiliconDioxideGro

6、wnonImproperlyCleanedSiliconSurface表面未清洗硅片的热氧化层热氧化生长的SiO2层是无定形的SiO2分子间趋于交联形成晶体未清洗硅片表面的缺陷和微粒会成为SiO2的成核点这种SiO2层的阻挡作用很差氧化前需要清洗硅片表面氧化前圆片清洗颗粒有机粘污无机粘污本征氧化层RCA清洗DevelopedbyKernandPuotinenin1960atRCAMostcommonlyusedcleanprocessesinICfabs(1号液)－NH4OH:H2O2:H2Owith1:1:5to1:

7、2:8ratioat70to80℃toremoveorganic.(2号液)--HCl:H2O2:H2Owith1:1:6to1:2:8ratioat70to80℃toremoveinorganiccontaminates，DIwaterrinseHFdiporHFvaporetchtoremovenativeoxide.Pre-oxidationWaferCleanParticulateRemovalHighpuritydeionized(DI)waterorH2SO4:H2O2followedbyDIH2Orinse

8、.高压清洗或者放在清洗液中加热漂洗，最后烘干Highpressurescruborimmersioninheateddunktankfollowedbyrinse,spindryand/ordrybake(100to125°C).被氧化的硅片上有机物的清除强氧化剂清除有机污垢H2SO4:H2O2orNH3OH:H2O