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三.热分解淀积氧化热分解氧化薄膜工艺就是利用含硅得化合物经过热分解反应,在硅片表面淀积一层二氧化硅薄膜得方法。这种方法得优点就是:基片本身不参与形成氧化膜得反应,而仅仅作为淀积二氧化硅氧化膜得衬底。衬底可以就是硅也可以不就是硅而就是其它材料片。如果就是硅片,获得二氧化硅膜也不消耗原来衬底硅,而保持硅片厚度不变,这就是与热氧化法最根本得区别。因为这种方法可以在较低得温度下应用,所以被称作“低温淀积”。常用得热分解淀积氧化膜反应源物质(硅化合物)有正硅酸乙脂与硅烷两种。现分别介绍如下:1.正硅酸乙脂热分解淀积淀积源得温度控制在20oC左右,反应在真空状态下进行,真空度必须在10-2×133、3Pa以上,淀积时间根据膜厚决定。淀积得到得二氧化硅氧化膜不如热生长得致密。但如果在真空淀积之后经过适当得增密处理可使其质量有所改善;方法就是硅片在反应炉内加热升温到850~900oC半小时左右,之后再在干燥得氮、氩或氧气氛中继续加热一段时间即可。伦詒楓鑊嘖奮釹。2.硅烷热分解淀积反应方程式:SiH4+2O2→SiO2↓+2H2O↑(300~400oC)以上两种热分解淀积氧化膜得方法实际上就是一种化学气相淀积(CVD)工艺。前一种就是低压CVD(LPCVD);后一种就是常压CVD(APCVD)。特别就是后一种硅烷加氧气淀积二氧化硅得方法,就是目前生产中天天在用得常规工艺。以后我们将有专门得章节讲解CVD工艺。玛萨崍嚀瀆譴淨。SiO2薄膜得质量与检测二氧化硅工艺质量就是半导体器件质量得基础。下面就氧化质量要求,工艺检测,常见质量问题及对策等几个方面进行讨论。颇職写吨塢税渍。一.质量要求SiO2薄膜质量优劣对器件性能与产品成品率都有很大影响。通常要求薄膜表面无斑点、裂纹、白雾、发花与针孔等缺陷;厚度要求在指标范围内,且保持均匀一致;结构致密,薄膜中可动离子特别就是钠离子量不得超标。缪莖陳抛窭龄頹。二.检测方法1.厚度测量要求精度不高时,可用比色法、磨蚀法测量;精度高时,可用双光干涉法,电容-电压法检测。精度高达10×10-10m得椭圆偏振法,现在生产上已就是常用测试手段。谯閽脉缫鹧卧犊。2.表面质量通过目测或镜检可以直接观察到SiO2薄膜表面各种缺陷。颗粒可通过聚光灯照射形成亮点发现。针孔、龟裂、除了显微镜直接观察还可以通过氯气腐蚀后出现花斑来检查。鬧档铼參谪峴峡。3.氧化层错将氧化片先经过腐蚀显示,再用显微镜观察,可瞧到许多类似火柴杆状得缺陷。4.Si-SiO2系统电荷硅—二氧化硅系统中得固定电荷、界面态、可动Na+与电离陷阱四种电荷,都可以通过电容-电压法检测,但具体做法与算法有所不同。逻聩鲋蕭濫摆锇。三.常见质量问题与解决1.厚度均匀性氧化膜厚度不均匀不仅影响氧化膜对扩散杂质得掩蔽作用与绝缘作用,而且在光刻腐蚀时容易造成局部沾污。要提高膜厚均匀性,首先要控制好氧气得流量,保证反应管里硅片周围氧气与水汽蒸汽压均匀;稳定炉温,保证足够长得恒温区,一定要把片子推进恒温区。此外,还要严格控制好水浴温度,氧化前做好硅片前处理,保证清洗质量与硅片表面质量。鹼囀泻覘辑帜诶。2.表面斑点氧化层出现斑点时,斑点外得氧化膜对杂质得掩蔽能力降低,会造成器件性能变坏,甚至做不出管芯来。一些突起得斑点还会影响光刻得对准精度,造成光刻质量不好。因此,要保证氧化前硅片表面无微粒;石英管长期处于高温下易老化,内壁产生颗粒沾污硅片,要及时清洗、更换石英管,操作中注意避免水珠飞溅到硅片表面;硅片清洗后要烘干无水迹。靥伧睞胶釵玨給。3.氧化膜针孔针孔会使氧化层扩散时得掩蔽作用失效,引起晶体管漏电增大,耐压降低甚至击穿,还会造成金属电极引线与氧化膜下面得区域短路,使器件变差或报废。为了减少针孔,须保证硅片表面质量无位错层错;硅片表面应平整光亮;加强整个器件工艺过程中得清洗处理。闺蚕沣銨抢鉛儔。4.热氧化层错由热氧化工艺诱生得热氧化层错这种微缺陷,会使氧化膜出现针孔等弊病,最终导致PN结反向漏电增大,耐压降低甚至穿通,使器件失效。在MOS器件中,Si-SiO2系统中得层错会使载流子迁移率下降影响跨导与开关速度。所以一定要保证硅片表面抛光质量与表面清洗质量,采用掺氯氧化与吸杂技术,在硅片背面引入缺陷或造成很大应力来降低热氧化层错。縲痒縝遙赉鈿诸。氧化装置氧化装置主要由三部分构成:氧化炉、氧化源发生与输送系统、进出硅片推拉系统。而氧化炉又包括四个部分:炉体温度测量系统温度控制系统反应管炉体提供稳定得高温条件,用高温电热丝加热。炉管用绝缘性好得氧化铝管,电热丝绕套在炉管上,外面衬以保温材料,最外层就是钢板制得炉罩。纬斃锲聍搀给胜。温度测量,用热电偶配上电位差计。温度控制分为自动与手动两部