氧化扩散CVD设备基本原理功能培训

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1、炉管设备工艺基础-----氧化、扩散、LPCVD、杨桂凯2014.03炉管工序工艺氧化:热氧化SIO2膜。扩散:B,P,As等。LPCVD：化学气相沉积成膜。炉管设备简介类别主要包括热氧化干氧，湿氧，按工艺分类扩散退火/磷、硼、砷掺杂LPCVDPOLY、Si3N4、TEOS卧式炉6英寸管3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，15按设备分类8英寸管1，2立式管管16，(17待装机)炉管设备简介炉管设备简介三管卧式炉系统双体立式炉系统设备简介炉管：高温作业(300-1350度)，可分为以下几个部分：组成部分功能控制柜→对设备的运行进行统一控制；装舟台：→硅片放置的区域

2、，由控制柜控制运行炉体：→对硅片进行高温作业的区域，由控制柜控制升降温源柜：→供应源、气的区域，由控制柜控制气体阀门的开关。IC中常见的SiO2生长方法：热氧化法、淀积法氧化热氧化法概念热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。热氧化目的热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。氧化一、氧化层作用用于杂质选择扩散的掩蔽膜缓冲介质层电容的介质材料集成电路的隔离介质MOS场效应晶体管的绝缘栅材料氧化1、用于杂质选择扩散的

3、掩蔽膜常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。氧化图中蓝色线条区域为氧化层膜SiO2P-WLLN-WELLS(P+)氧化1960年二氧化硅就已被用作晶体管选择扩散的掩蔽膜，从而导致了硅平面工艺的诞生，开创了半导体制造技术的新阶段。同时二氧化硅也可在注入工艺中，作为选择注入的掩蔽膜。作为掩蔽膜时，一定要保证足够厚的厚度，杂质在二氧化硅中的扩散或穿透深度必须要小于二氧化硅的厚度，并有

4、一定的余量，以防止可能出现的工艺波动影响掩蔽效果。氧化2、氧化层用于缓冲介质层硅与氮化硅的应力较大，因此在两层之间生长一层氧化层，以缓冲两者之间的应力可作为注入缓冲介质，以减少注入对器件表面的损伤氧化图中在氮化硅与硅之间生长SiO2减小两者之间的应力Si3N4SiO2N-WellP-WellSi(P)氧化二氧化硅的相对介电常数为3-4。二氧化硅的耐击穿能力强，温度系数小，是制作电容介质的常用材料。在电容的制作过程中，电容的面积和光刻、腐蚀有较大的关系，而厚度则由二氧化硅的厚度决定。氧化4、集成电路的隔离介质二氧化硅的隔离效果比PN结的隔离效果好，漏电流小，耐击穿能力强，隔离区和衬底之间

5、的寄生电容小，不受外界偏压的影响，使器件有较高的开关速度。如工艺中常用的场氧化就是生长较厚的二氧化硅膜，达到器件隔离的目的。氧化图中蓝色线条区域为氧化层膜Si3N4SiO2P-WellN-WellSi(P)氧化5、MOS场效应晶体管的绝缘栅材料二氧化硅的厚度和质量直接决定着MOS场效应晶体管的多个电参数，因此在栅氧化的工艺控制中，要求特别严格。Gate-oxidePolySiO2P-WellN-WellSi(P)氧化二、生长氧化层的方法干氧氧化水汽氧化湿氧氧化掺氯氧化氧化1、干氧氧化干氧氧化化学反应式：Si+O2==SiO2氧分子以扩散的方式通过氧化层到达二氧化硅-硅表面，与硅发

6、生反应，生成一定厚度的二氧化硅层。优点：SiO2结构致密，均匀性、重复性好，掩蔽能力强，对光刻胶的粘附性较好；缺点：生长速率较慢氧化2、水汽氧化水汽氧化化学反应式：2H2O+Si==SiO2+2H2缺点：水汽氧化生长速率快，但结构疏松，掩蔽能力差，有较多缺陷。对光刻胶的粘附性较差。氧化3、湿氧氧化湿氧氧化反应气体中包括O2和H2O，实际上是两种氧化的结合使用。湿氧氧化化学反应式：2H2+O2==2H2O（点火腔反应）2H2O+Si==SiO2+2H2（炉管工艺腔反应）Si+O2==SiO2（炉管工艺腔反应）氧化湿氧氧化的生长速率介于干氧氧化和水汽氧化之间；在今天的工艺中H2O的形成通

7、常是由H2和O2的反应得到；因此通过H2和O2的流量比例来调节O2和H2O的分压比例，从而调节氧化速率，但为了安全，H2/O2比例不可超过1.88。SIMGUIMRL炉管使用(9L/6L,),TEL炉子用8L/6L湿氧氧化的氧化层对杂质掩蔽能力以及均匀性均能满足工艺要求，并且氧化速率比干氧氧化有明显提高，因此在厚层氧化中得到了较为广泛的应用。氧化4、掺氯氧化氧化气体中掺入HCL或Trans-L