微纳集成电路制造工艺教学课件第3章氧化工艺（2）.pptxVIP

微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleIntegratedCircuitFabricationProcess西安电子科技大学集成电路学部微电子学院戴显英“集”“微”成著·用“芯”圆梦

第三章氧化工艺（二）西安电子科技大学微电子学院戴显英2024年4月1日Chapter3Oxidation（Second）

上节知识回顾1、氧化工艺技术：干氧、湿氧、掺氯等工艺原理、技术特性2、实际氧化：干氧+湿氧+干氧3、氧化生长动力学：Deal-Grove模型、扩散控制和反应控制4、氧化层厚度计算公式：工艺技术、温度、τ-（初始氧化层厚度）时间常数（特别要注意：初始生长时，湿氧和水汽氧化的τ=0，但干氧氧化的τ≠0）第三章氧化工艺Oxidation集成电路制造技术与工艺实践

3.8和3.9节线上学习情况统计1、视频学习完成率95%，1人2节未学习。2、单元测试完成率50%。第三章氧化工艺Oxidation集成电路制造技术与工艺实践

与湿氧和水汽氧化不同，干氧氧化初始生长时的时间常数τ不为0，其原因是什么？作答主观题2分

与湿氧和水汽氧化不同，干氧氧化的初始生长时间常数τ不为0，其原因是什么？自然氧化层没有清除。干氧氧化初始阶段是反应控制。干氧氧化初始阶段是扩散控制。干氧氧化初始阶段是快速氧化阶段，需要初始氧化层对应的时间常数修正。ABCD提交单选题1分

湿氧氧化：Ea=0.71eV（接近水汽在熔融硅石中的扩散系数活化能）3.5影响氧化速率的主要因素1、氧化温度：决定了氧化速率常数B3.5InfluencesontheOxidationRate与抛物型速率常数B的关系：∵B=2DOXC*/N1｛Dox=D0exp(-Ea/kT)｝∴B与氧化温度是指数关系结论：B由扩散系数Dox支配。干氧氧化：Ea=1.24eV（接近02在熔融硅石-SiO2中的扩散系数活化能）讨论2：为什么抛物型速率常数（扩散控制）下，水汽氧化和干氧氧化的扩散活化能Ea相差很大？第三章氧化工艺Oxidation微纳集成电路制造工艺

T与线性速率常数B/A的关系∵B/A=≈ks·C*/N1ks=ks0exp(-Ea/kT)应用：严格控制得到恒定氧化速率?温度——三温区加热1、氧化温度：决定了氧化速率常数B/A∴无论干氧或湿氧，氧化温度与B/A都是指数关系干氧：Ea=2.0eV；湿氧：Ea=1.96eV；Si-Si键键能：1.83eV。结论：B/A由ks支配。MainInfluencesontheOxidationRate3.5影响氧化速率的主要因素讨论3：为什么线性速率常数（反应控制）下，水汽氧化和干氧氧化的活化能Ea几乎相等？1000X1/T第三章氧化工艺Oxidation微纳集成电路制造工艺

应用：三温区加热加热器1加热器2加热器3温度控制器垂直式热氧化炉管系统(部分)三温区加热线圈3.5InfluencesontheOxidationRate第三章氧化工艺Oxidation微纳集成电路制造工艺

亨利定律：C*=HpgC*：平衡时SiO2中氧化剂浓度，pg：相应的氧化剂分压，H：亨利常数根据亨利定律，有B=2DOXC*/N1，A=2DOX(ks-1+hg-1)，故：B与pg成正比，A与pg无关，因而：B∝pg，B/A∝pg（均为线性关系）；改变氧化剂分压：①高压氧化工艺②低压氧化工艺2、氧化剂分压：决定了氧化速率常数B3.5InfluencesontheOxidationRateC*第三章氧化工艺Oxidation微纳集成电路制造工艺

高压氧化的特点及应用2025/9/3011特点：采用高压水汽氧化，速度快，温度低、时间短，用于厚氧化层的生长，且有利于减小氧化层错。应用：高压氧化也是MOS栅极氧化层的优选工艺之一，因为高压氧化中生成的栅极氧化层比常压下生成的绝缘性要好。B/A与晶向有关，B与晶向无关。？高压水汽氧化中的抛物线和线性速率系数3.5InfluencesontheOxidationRate第三章氧化工艺Oxidation微纳集成电路制造工艺

第二章氧化Oxidation多选题1分3、为什么要严格控制氧化工艺的温度（）。因为氧化工艺与温度无关因为氧化工艺是低温工艺因为氧化工艺是高温工艺因为氧化工艺的生长速率与温度呈指数关系ABCD提交单选题1分

3.6氧化的杂质再分布（线上学习）情况2：氧化层排出杂质(m1)情况1：氧化层提取杂质(m1)(A)SiO2中慢扩散：硼BCB在Si表面降低缓慢(B)S