集成电路制造工艺§2－1.pptVIP

§1 氧化工艺 一. 用途 （？种） 二. 氧化方法（？种） 三. 质量监测（？ ） 一. 用途 1.五种用途 杂质扩散掩蔽膜 器件表面保护或钝化膜 电路隔离介质或绝缘介质 电容介质材料 MOS管的绝缘栅材料 二. 二氧化硅膜的性质 1.二氧化硅膜的化学稳定性极高，不溶于水，除氢氟酸外，和别的酸不起作用。氢氟酸腐蚀原理如下： 2. 二氧化硅膜的掩蔽性质 B、P、As等杂质在SiO2的扩散系数远小于在Si中的扩散系数。Dsi DSiO2 SiO2 膜要有足够的厚度。一定的杂质扩散时间、扩散温度下，有一最小厚度 3. 二氧化硅膜的绝缘性质 热击穿、电击穿、混合击穿： a.最小击穿电场（非本征）－－针孔、裂缝、杂质。 b.最大击穿电场（本征）－－厚度、导热、界面态电荷等；氧化层越薄、氧化温度越高， 击穿电场越低。 介电常数3～～4（3.9） （ 1 ）可动离子电荷：如Na+离子---Si表面负电荷（N型沟道）－－清洗、掺氯氧化工艺－－PSG－SiO2 （2）固定氧化物电荷----过剩的Si+ （3）界面陷阱电荷(快态界面)－－分立、连续能级、电子状态 （4）氧化物陷阱电荷： Si －SiO2界面附近（109～1013/cm2）---300℃退火 （5）氧化层上的离子沾污 5. Si-SiO2系统中的电荷(图1-1) 三.P阱－CMOS制造流程中的氧化步骤 P阱－CMOS制造流程号－－－氧化步骤 (1)初始氧化 氧化1 (2)阱区光刻 (3)阱区注入推进 氧化2，3 (4)SiN4淀积 氧化4 (5)有源区光刻 P阱－CMOS制造流程号－－氧化步骤(续1) (6)场区光刻及注入 氧化5 (7)场氧化及去除 SiN4 氧化6(场) (8)栅氧化及P管注入 氧化7，8栅 (9)多晶淀积掺杂及光刻 (10)P＋区光刻及注入 氧化9 (11) N＋区光刻及注入 氧化10 (12)PSG淀积及源漏区推进 氧化11 P阱－CMOS制造流程号－－氧化步骤(续2) (13) 孔光刻 (14)铝溅射及光刻 (15)PSG淀积 氧化12(钝化) (16) 光刻压焊块 §2 氧化方法 一.常规热氧化 1.三种氧化 速度 均匀重复性 结构 掩蔽性 水温 干氧：慢 好 致密 好 湿氧：快 较好 中 基本满足 95℃ 水汽：最快 差 疏松 较差 102℃ 实际采用：干氧－－湿氧－－干氧 二.水汽氯化氢氧化1.掺氯氧化机理 HCl氧化中的反应： 氯在Si--SiO2界面处以氯－硅－氧复合体形式存在，它们与氧反应，释放出氯气。因电中性作用氯气对Na+有吸附作用，将Na+固定在Si －SiO2界面附近，改善器件特性及可靠性。 氯使界面处的硅形成硅空位，吸收本征层错中的过多的硅原子，减少层错。 三. 其他常用氧化 1.氢氧合成氧化 氢氧合成水----汽化===水汽氧化 比湿氧优,均匀/重复性好 2.低温氧化:缺陷少,（1000℃以下）但钝化效果差---加1100℃N2退火 3。高压氧化：指高压水汽氧化，高密度、高折射率低腐蚀速率，杂质分凝效应小。 四. 局部氧化(LOCOS) 图1-2 局部氧化及鸟嘴 普遍采用SiO2/Si3N4覆盖开窗口,进行局部氧化, 问题:1.存在鸟嘴, 氧扩散到Si3N4 膜下面生长SiO2, 有效栅宽变窄,增加电容 2.吸附硼(B+) 解决方法: 1.侧壁掩膜(SWAMI) 2. SiO2/Si3N4之间加应力释放的多晶缓冲层(PBL) 五. 先进的隔离技术0.25? 多晶封盖侧墙场氧化（PELOX）0.25? (9－5) 氮化硅复盖隔离场氧化LOCOX（NCL） (9－6) 鸟嘴可控的多晶硅缓冲氧化（PELOX） (9－7) 浅槽隔离氧化（STI）(9－8) 全平面CMOS技术（PELOX）(9－9) 六. 栅介质 1 .超大规模IC 所需的薄