《微电子工艺实验》PPT课件

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1、第十章　微电子工艺实验实验内容热氧化生长二氧化硅：主要内容包括热氧化工艺，二氧化硅膜的腐蚀，二氧化硅膜厚度测量等。热扩散对硅片进行掺杂：主要内容包括热扩散工艺，二氧化硅膜的腐蚀，方块电阻的测量等。在硅片上蒸发铝图形：主要内容包括光刻工艺，蒸发工艺，剥离法(lift-off)图形化工艺等。简单MOS器件的制备：主要内容包括光刻工艺，蒸发工艺，剥离工艺，扩散工艺等。工艺复习热氧化工艺蒸发工艺热扩散工艺光刻工艺10.1热氧化工艺内容：热生长二氧化硅薄膜的生长原理、制备技术和特性测量。要求：了解干氧、湿氧情况下热生长二氧化硅层的生长规律，掌握热

2、生长二氧化硅层的制备工艺和膜层特性的测量方法。热氧化工艺方法干氧法：硅和分子氧反应生成SiO2特点：氧化速度慢，但氧化层致密。水汽氧化：硅和水汽反应生成SiO2特点：氧化速度快，但氧化层疏松。湿氧法：硅和氧分子及水汽反应生成SiO2特点：氧化速度介于干氧和水汽氧化之间。生长厚氧化层时，常采用湿氧＋干氧；生长薄氧化层时，则采用干氧。氧化层应用Purpose:在空气中自然生成，是不希望生成的。Comments:厚度20Å左右p+SiliconsubstrateSilicondioxide(oxide)自然氧化层（NativeOxide）场氧

3、化（FieldOxide）Purpose:用作器件之间的隔离Comments:场氧化层厚度从2,500Å到15,000Å，通常用湿氧化工艺生长。FieldoxideTransistorsitep+Siliconsubstrate栅氧化（GateOxide）Purpose:用于MOS的栅介质层Comments:厚度从30Å到500Å，通常使用干氧工艺。GateoxideTransistorsitep+SiliconsubstrateSourceDrainGate缓冲氧化（PadOxide）Purpose:通常用于氮化硅与硅衬底之间的缓冲层

4、，降低应力。Comments:厚度从100Å到200Å，通常使用干氧工艺。屏蔽氧化层（ScreenOxide）Purpose:通常在离子注入工艺中作为非晶阻挡层，降低沟道效应。Comments:厚度200Å左右，通常使用干氧工艺。掩蔽氧化层（MaskingOxide）Purpose:热扩散或离子注入掺杂时，作为掩蔽膜。Comments:厚度5000Å左右，使用湿氧工艺。阻挡氧化层（BarrierOxide）PassivationlayerILD-4ILD-5M-3M-4InterlayeroxideBondingpadmetalPurp

5、ose:用途层与层之间的隔离Comments:采用淀积方法制备牺牲氧化（ScrificialOxide）Purpose:通常用于硅片表面清洁，MEMS器件制备Comments:厚度根据工艺要求而定，热氧化或淀积工艺均可。迪尔－格罗夫模型B/A被称为线性速率系数；而B被称为抛物线速率系数影响氧化速率的因素温度：氧化速率随温度升高而增大。气氛：掺氯气氛增加氧化速率。气压：氧化速率与氧化剂分压成正比。硅衬底掺杂：一般情况下硅中的掺杂会增加氧化速率。硅片晶向：硅原子密度大的晶面上氧化速率大，R(111)>R(110)>R(100)。一块硅样品在

6、1200℃下采用干氧氧化10分钟，再在1200℃采用湿氧氧化40分钟，再1200℃下干氧氧化30分钟，最终得到的氧化层有多厚？二氧化硅厚度测试方法二氧化硅膜厚度测量方法主要包括：台阶法、干涉条纹法、椭偏光法等；台阶法：先将氧化层刻蚀出台阶，然后利用探针绘制出台阶曲线；干涉条纹法：利用氧化层和硅衬底对入射光的反射干涉现象测量氧化层厚度，不同厚度的氧化层的干涉光的颜色不一样；椭偏光法：也是利用氧化层和硅衬底对入射偏振光的反射差别来测量氧化层厚度，不同厚度的氧化层对偏振光的改变不一样。台阶仪测量膜厚椭偏仪测量厚度基本原理是：一束椭圆偏振光作为

7、探针照射到样品上，由于样品对入射光p分量和s分量有不同的反射、折射系数，因此从样品上出射的光，其偏振状态相对于入射光来说要发生变化，利用该变化测出厚度。干涉条纹测量厚度工作原理是：氧化层表面的反射光与硅片表面的反射光发生干涉现象；测量方法：用HF酸刻蚀掉部分氧化层，形成坡状台阶，根据颜色的周期性变化，对照颜色表得到大致厚度。颜色－厚度对照表10.2热扩散工艺内容：半导体集成电路中硼扩散的机理、方法和特性测量。要求：熟悉硼扩散工艺中予淀积和再分布的操作方法，掌握薄层电阻的测量方法。扩散炉示意图组成部分：气路装置、炉体、石英舟。扩　散　源固

8、态源：含有杂质的固态片状物；氮化硼(BN)、五氧化二磷(P2O5)、三氧化二砷(As2O3)。通常将它们压成和硅片大小相似的片状。液态源：硼酸三甲酯（B(CH3O)3）、溴化硼(BBr3)、三氯氧磷(POC