《炬丰科技-半导体工艺》硅氧化工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：硅氧化工艺

编号：JFKJ-21-197

作者：炬丰科技

硅的氧化是超大规模集成电路中的一个重要工艺。

SiO2的典型作用是:  

1. 防止掺杂剂植入或扩散到硅中的掩膜  

2. 表面钝化  

3.设备隔离  

4. MOS结构中的组分(栅氧化物)  

5. 多层金属化系统的电气隔离形成氧化层的方法有热氧化法、湿法阳极氧化、化学气相沉积和等离子体氧化。

氧化物生长理论 : 

描述硅在干氧或干氧中热氧化的化学反应水蒸气是

Si(固体)+ O2(气体)SiO2(固体)  

Si (solid) + 2H2O (gas)SiO2 (solid) + 2H2 (gas)  

在氧化过程中，氧或水分子扩散通过表面氧化物进入硅衬底，并与Si-SiO2界面迁移到硅。硅的热氧化会产生由二氧化硅组成的随机三维网络四面体单元。由于体积膨胀，外部的SiO2表面不会膨胀与原硅表面共面。一种氧化物的生长厚度d时，消耗厚度为0.44d的硅层。 

实验符合  

速率常数通常是根据实验结果得到的。列出了湿法和干法的实验速率常数分别氧化硅。提供了极好的服务与实验数据一致。唯一的例外是SiO2膜小于在干燥的氧气中生长。在这个例子中，根据模型观察了氧化速率。然而,一个提议对模型的修正，假设虽然扩散通过氧化物仍然是由分子氧或水，硅的氧化发生小浓度的氧原子在界面附近解离的反应，提供了一个很好的拟合实验数据 。