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半导体专题实验实验五氧化层之成长与厚度量测以干氧与湿氧方式成长氧化层量测其厚度探讨氧化条件和厚度的关系目的:OxidationinSemiconductorATypicalMOSProfileScreenOxide,PadOxide,BarrierOxide热成长氧化层的机制与模型干氧生长(O2);湿氧生长(H2O):非消耗性的氧化层沉积化学气相沉积法(CVD) 物理气相沉积法(PVD)消耗性的氧化层沉积干式氧化(DryOxidation)湿式氧化(WetOxidation)Si(s)+O2(g)→SiO2(s)Si(s)+2H2O(g)→SiO2(s)+2H2(g)热成长氧化层的机制与模型(I)为什么叫做“消耗性”氧化层??将硅基材置于含氧的条件下,在硅表面氧化形成一层二氧化硅。由于该层二氧化硅会消耗部份的硅表层,(II)Model:Flicker’sLaw: J=D(No-Ni)/XoReactionrate: J=Ks*NidXo/dt=J/M=(D*No/M)/(Xo+D/Ns)A=2D/Ks,B=2D*No/M=Xi2/B+A*Xi/BXi为一开始氧化层的厚度X0可以看成Xo(t)=B/A(1+)当经过一段长时间后, Xo(t)=(Bt)1/2J=D*No/(D/Ks+Xo)SiO2SiNoNiXo(t)=A/2((1+(4B/A2)*(t+))-1)热成长氧化层的机制与模型(III)当氧化层有相当厚度时,氧在SiO2内的扩散常数会相对变低,因为氧的扩散能力不足,Si-SiO2界面的氧分子浓度将趋于零,而SiO2表面的含氧量也因此将与气相内的含氧浓度相当,此时的氧化速率将由氧分子在二氧化硅中的扩散速率所主导,又称为diffusioncontrolcase。反之,在氧化层厚度很薄的状况下,氧分子在SiO2的扩散系数相对于SiO2是足够大时,此时的氧化速率将由气氛中的氧分子浓度及氧化反应常数Ks所主导,又称为reactioncontrolcase。热成长氧化层的机制与模型(IV)影响氧化的因素:氧化温度芯片方向氧化压力杂质浓度表面清洗速率:温度高>温度低速率:(111)>(110)>(100)速率:压力高>压力低氧化层成长的方法及其应用