微电子工艺基础氧化工艺.ppt

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1、 微电子工艺基础微电子工艺基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺1微电子工业基础微电子工业基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺本章（本章（4学时）目标学时）目标：1、掌握硅器件中二氧化硅层的用途、掌握硅器件中二氧化硅层的用途2、熟悉热氧化的机制、熟悉热氧化的机制3、熟悉干氧化、湿氧化和水汽氧化的特点、熟悉干氧化、湿氧化和水汽氧化的特点4、掺氯氧化的作用、掺氯氧化的作用5、氧化膜质量的检测方法、氧化膜质量的检测方法微电子工业基础微电子工业基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺一、旧事重提一、旧事重提 1、氧化工艺的定义（、氧化工艺的定义（*）2、二氧化硅的结构（、二氧化硅的结构（*）3、二氧化硅膜的作用（

2、、二氧化硅膜的作用（*）4、二氧化硅膜的厚度（、二氧化硅膜的厚度（*）5、氧化膜的获得方法（、氧化膜的获得方法（*）二、氧化膜的生长方法二、氧化膜的生长方法 1、热氧化生长机制（、热氧化生长机制（*）2、热氧化生长方法（、热氧化生长方法（*）3、热氧化系统和工艺（、热氧化系统和工艺（*）三、氧化膜检验方法三、氧化膜检验方法微电子工业基础微电子工业基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺 一、旧事重提一、旧事重提1、氧化工艺的定义、氧化工艺的定义在在硅或其它衬底上生长一层二氧化硅膜。硅或其它衬底上生长一层二氧化硅膜。微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构（1）概述B 长程无序

3、但短程有序。长程无序但短程有序。A 微电子工艺中采用的二氧化硅薄膜是非晶态，微电子工艺中采用的二氧化硅薄膜是非晶态，是四面体网状结构。是四面体网状结构。第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构（2）几个概念几个概念位于四面体之间，为两个硅原子所共有的氧原子称桥键氧原子。桥键氧原子桥键氧原子只只与与一一个个四四面面体体（硅硅原原子子）相相连连的的氧氧原原子子称称非非桥桥键键氧氧原原子子。它它还还能能接接受受一一个电子以维持八电子稳定结构。个电子以维持八电子稳定结构。非桥键氧原子非桥键氧原子桥键氧越少，非桥键氧越多，二氧化硅网络就越疏松。桥键氧

4、越少，非桥键氧越多，二氧化硅网络就越疏松。通常的二氧化硅膜的密度约为通常的二氧化硅膜的密度约为2.20g/cm2.20g/cm3 3第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构（2）几个概念几个概念 网络调节剂网络调节剂第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构（2）几个概念几个概念 网络形成剂网络形成剂第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构（2）几个概念几个概念第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 2、二氧化硅的结

5、构、二氧化硅的结构（2）几个概念几个概念 本征二氧化硅本征二氧化硅无杂质的二氧化硅无杂质的二氧化硅第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 3、二氧化硅膜的用途、二氧化硅膜的用途（1）表面钝化表面钝化A 保保护护器器件件的的表表面面及及内内部部二二氧氧化化硅硅密密度度非非常常高高，非非常硬，保护器件免于沾污、损伤和化学腐蚀。常硬，保护器件免于沾污、损伤和化学腐蚀。B 禁禁锢锢污污染染物物落落在在晶晶圆圆上上的的污污染染物物（主主要要是是移移动动的的离离 子子污污染染物物）在在二二氧氧化化硅硅的的生生长长过过程程中中被被禁禁锢锢在在二二氧氧化化硅硅膜膜中，在那里对器件的伤害最小

6、。（教材中，在那里对器件的伤害最小。（教材P105P105）第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 3、二氧化硅膜的用途、二氧化硅膜的用途（2）掺杂阻挡层（作为杂质扩散的掩蔽膜）掺杂阻挡层（作为杂质扩散的掩蔽膜）A 杂杂质质在在二二氧氧化化硅硅中中的的运运行行速速度度低低于于在在硅硅中中的运行速度（的运行速度（P105P105）B 二二 氧氧 化化 硅硅 的的 热热 膨膨 胀胀 系系 数数 与与 硅硅 接接 近近（P105P105）选择二氧化硅的理由：选择二氧化硅的理由：第5章 氧化工艺 一、旧事重提微电子工业基础微电子工业基础 3、二氧化硅膜的用途、二氧化硅膜的用途（2）

7、掺杂阻挡层（作为杂质扩散的掩蔽膜）掺杂阻挡层（作为杂质扩散的掩蔽膜）二氧化硅起掩蔽作用的条件：二氧化硅起掩蔽作用的条件：A A：D D二氧化硅二氧化硅DD硅硅B B：二氧化硅膜有足够的厚度二氧化硅膜有足够的厚度对对于于B B、P P、AsAs等等元元素素，D D二二氧氧化化硅硅D1000）生长生长1m1m厚厚SiOSiO2 2约消耗约消耗0.45m0.45m厚的硅厚的硅 d dSiSi=0.45d=0.45dSiO2SiO2微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）N NG G 气体内部氧化剂浓度气体内部

8、氧化剂浓度N NGS GS SiOSiO2 2表面外侧氧化剂浓度表面外侧氧化剂浓度N NOS OS SiOSiO2 2表面内侧氧化剂浓度表面内侧氧化剂浓度N NS S SiOSiO2 2/Si/Si界面处氧化剂浓度界面处氧化剂浓度t tox ox SiOSiO2 2薄膜的厚度薄膜的厚度第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）h hG G:气相质量转移系数气相质量转移系数F F1 1：氧氧化化剂剂由由气气体体内内部部传传输输到到气气体体和和氧氧化化物物界界面面的的粒粒

9、子子流流密密度度，即即单单位位时间通过单位面积的原子数或分子数。时间通过单位面积的原子数或分子数。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）D D0 0：氧化剂在氧化剂在SiOSiO2 2中的扩散系数。中的扩散系数。F F2 2：氧氧化化剂剂扩扩散散通通过过已已生生成成的的二二氧氧化化硅硅到到达达SiOSiO2 2/Si/Si界界面面的的扩散流密度扩散流密度。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长

10、动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）K Ks s：表面化学反应速率常数：表面化学反应速率常数F F3 3：SiOSiO2 2/Si/Si界界面面处处，氧氧化化剂剂和和硅硅反反应应生生成成新新的的SiOSiO2 2层层的的反反应流密度。应流密度。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）假假设设氧氧化化过过程程为为平平衡衡过过程程，且且氧氧化化气气体体为为理理想想气气体体，则平衡态下应有：则平衡态下应有：F F1 1=F=F2 2=F=F3 3于

11、是有氧化层厚度与时间的关系：于是有氧化层厚度与时间的关系：第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（2）热氧化生长动力学热氧化生长动力学（迪尔（迪尔-格罗夫模型）格罗夫模型）当时有：当时有：第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（3）热氧化生长的两个阶段（*）当时有：当时有：线性阶段（参见教材线性阶段（参见教材P107）抛物线阶段（生长逐渐变慢，直至不可忍受）抛物线阶段（生长逐渐变慢，直至不可忍受）简记为：简记为：t toxox=B/At=B/At简记为：简记为：第5章 氧化工艺 二、

12、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（4）影响氧化速率影响氧化速率的的因素（因素（*）晶向晶向 氧化剂氧化剂对对氧氧化化速速率率略略有有不不同同，（111111）晶晶向向氧氧化化速速率率最最快快，（100100）晶晶向向氧氧化化速率最慢，低温时的线性阶段尤为突出。（参阅教材速率最慢，低温时的线性阶段尤为突出。（参阅教材P109P109）与氧化剂本身的关系最为密切：溶解度、扩散速率、化学反应速率与氧化剂本身的关系最为密切：溶解度、扩散速率、化学反应速率第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 1、热氧化机制、热氧化机制（4）影响氧化速

13、率的因素（*）掺杂类型和浓度掺杂类型和浓度掺杂浓度越高氧化速率越快，将此现象称为增强氧化。掺杂浓度越高氧化速率越快，将此现象称为增强氧化。磷磷在在较较低低温温度度增增强强氧氧化化明明显显，而而硼硼在在低低温温时时增增强强氧氧化化不不明明显显，高高温温明明显。（参阅教材显。（参阅教材P110P110中间一段话）中间一段话）提高反应器内氧气或水汽的分压也能提高热氧化速率提高反应器内氧气或水汽的分压也能提高热氧化速率。氧化剂的分压氧化剂的分压第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法热氧化生长方法是最常用的得到二氧化硅薄膜的方法。热氧化生长

14、方法是最常用的得到二氧化硅薄膜的方法。分类：分类：（1 1）干氧氧化干氧氧化（2 2）水汽氧化水汽氧化（3 3）湿氧氧化湿氧氧化（4 4）掺氯氧化掺氯氧化第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（1）干氧氧化干氧氧化气源：干燥氧气，不能有水分。（参见气源：干燥氧气，不能有水分。（参见P115P115最下）最下）适适用用：较较薄薄的的氧氧化化层层的的生生长长，例例如如MOSMOS器器件件的的栅栅极极。（参参见见P115P115最下）最下）原理：原理：氧化剂扩散到氧化剂扩散到SiOSiO2 2/Si/Si界面与硅反应界面与硅反应。Si+

15、O2 SiO21000度第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（1）干氧氧化干氧氧化第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（1）干氧氧化随随着着氧氧化化层层的的增增厚厚，氧氧气气扩扩散散时时间间延延长长，生生长速率减慢。长速率减慢。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（2）水汽氧化气源：气泡发生器或氢氧合成气源（参见气源：气泡发生器或氢氧合成气源（参见P116P116页）页）气泡发生器气泡发生器 氢氧合

16、成氧化氢氧合成氧化缺点：（见缺点：（见P116页）页）A A：水温易波动水温易波动B B：气泡发生器可能成为污染源气泡发生器可能成为污染源优点：（见优点：（见P116页）页）A A：容易得到干净和干燥的气体容易得到干净和干燥的气体B B：气体流量精确可控气体流量精确可控因此因此是是LSILSI和和VLSIVLSI中比较理想的氧化技术中比较理想的氧化技术缺点：（见缺点：（见P116页）页）易爆炸性（解决办法：氧气过量）易爆炸性（解决办法：氧气过量）第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（2）水汽氧化原理：原理：Si+2H2O SiO

17、2+2H21000度度第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（2）水汽氧化补充说明：第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（2）水汽氧化干氧氧化和水汽氧化的比较：（干氧氧化和水汽氧化的比较：（*）第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（3）湿氧氧化第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 作用：作用：A A：减减弱弱二二氧氧化化硅

18、硅中中的的移移动动离离子子（主主要要是是钠钠离离子）的沾污影响子）的沾污影响B B：减少硅表面及氧化层的结构缺陷减少硅表面及氧化层的结构缺陷（参见教材（参见教材P116P116下部分）下部分）诱因：诱因：薄薄的的MOSMOS栅栅极极氧氧化化要要求求非非常常洁洁净净的的膜膜层层，如如果果在在氧氧化化中中加加入入氯氯，器器件件的的性性能能和和洁洁净净度度都都会会得得到到改改善。（参见教材善。（参见教材P116P116下部分）下部分）第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 气源气源：气态气源气态气源:Cl2 HCl液态气源

19、液态气源:三氯乙烯三氯乙烯C2HCl3（TCE）氯仿氯仿CHCl3（TCA）都为剧毒物；都为剧毒物；半导体工业常用半导体工业常用HCl，液态也用氯仿。液态也用氯仿。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 Cl-Si-O复合体复合体：SiOSiO2 2/Si/Si界界面面过过渡渡区区存存在在大大量量过过剩剩的的SiSi，其其中中硅硅键键并并未未饱饱和，所以可以通过反应生成和，所以可以通过反应生成ClCl-Si-O-Si-O复合体。复合体。Si-OSi-O键键能能（870kJ/mol870kJ/mol）Si-Si-ClC

20、l键键能能（627kJ/mol627kJ/mol），所所以在高温下，有氧和水汽存在时，会使以在高温下，有氧和水汽存在时，会使ClCl-Si-Si键离解。键离解。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 Cl-Si-O复合体：复合体：第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 Na+的中性化：的中性化：第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 2、热氧化生长方法、热氧化生长方法（4）掺氯氧化 Na+的中性化的中性化：第5章

21、 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法 微电子工艺基础微电子工艺基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺 二、氧化膜的生长方法二、氧化膜的生长方法45 微电子工艺基础微电子工艺基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺 二、氧化膜的生长方法二、氧化膜的生长方法46 微电子工艺基础微电子工艺基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺 二、氧化膜的生长方法二、氧化膜的生长方法47微电子工业基础微电子工业基础 3、热氧化系统和工艺、热氧化系统和工艺（1）热氧化系统氧化系统由四部分组成：氧化系统由四部分组成：气源柜气源柜 炉体柜炉体柜 装片台装片台 计算机控制系统计算机控制系统第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础

22、微电子工业基础 3、热氧化系统和工艺、热氧化系统和工艺（1）热氧化系统第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 3、热氧化系统和工艺、热氧化系统和工艺（2）热氧化方法热热氧化方法氧化方法见见P111P111，图，图7.157.15所示。所示。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 3、热氧化系统和工艺、热氧化系统和工艺（3）热氧化工艺氧化工艺流程见图氧化工艺流程见图7.317.31所示。所示。氧化发生在炉管反应炉中，在不同的气体循环中进行。氧化发生在炉管反应炉中，在不同的气体循环中进行。气体的循环方式参照气体的循环方式参照7.327.32所

23、示。所示。第5章 氧化工艺 二、氧化膜的生长方法微电子工业基础微电子工业基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺一、旧事重提一、旧事重提 1、氧化工艺的定义（、氧化工艺的定义（*）2、二氧化硅的结构（、二氧化硅的结构（*）3、二氧化硅膜的作用（、二氧化硅膜的作用（*）4、二氧化硅膜的厚度（、二氧化硅膜的厚度（*）5、氧化膜的获得方法（、氧化膜的获得方法（*）二、氧化膜的生长方法二、氧化膜的生长方法 1、热氧化生长机制（、热氧化生长机制（*）2、热氧化生长方法（、热氧化生长方法（*）3、热氧化系统和工艺（、热氧化系统和工艺（*）三、氧化膜检验方法三、氧化膜检验方法微电子工业基础微电子工业基础 第第5章

24、章 氧化工艺氧化工艺 三、氧化膜检验方法三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（界面特性（*）（1）概述热氧化薄膜是由硅表面生长得到的二氧化硅薄膜。高温热氧化薄膜是由硅表面生长得到的二氧化硅薄膜。高温生长工艺将使生长工艺将使SiOSiO2 2/Si/Si界面杂质发生再分布，与二氧化硅界面杂质发生再分布，与二氧化硅接触的硅界面的电学特性也将发生变化。接触的硅界面的电学特性也将发生变化。微电子工业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布有三个因素：有三个因素：分凝效应分凝效应 扩散速率扩散速率 界面移动界面移动第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（界面特性（*）微电子工

25、业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布 SiO2/Si界面杂质的分凝效应界面杂质的分凝效应在一定温度下，杂质在在一定温度下，杂质在SiOSiO2 2与与SiSi中平衡浓度不同的现象；中平衡浓度不同的现象；分凝系数是衡量分凝效应强弱的参数：分凝系数是衡量分凝效应强弱的参数：其中：其中：n nSiSi、n nSiO2SiO2分别表示杂质在分别表示杂质在SiSi与与SiOSiO2 2中的浓度中的浓度第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布 SiO2/Si界面杂质的分凝效应界面杂质的分凝效应A：当当K1K1K1，在在SiOSiO

26、2 2/Si/Si界界面面杂杂质质向向SiSi内内扩扩散散，即即氧氧化化层层排排出出杂杂质质，SiSi面面杂杂质质浓浓度度高高，堆堆积积，P P K Kp p=10=10，As KAs KAsAs=10=10，Ga KGa KGaGa=20=20。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布 扩散速率扩散速率A：杂杂质质在在二二氧氧化化硅硅和和硅硅中中扩扩散散速速率率不不同同，热热氧氧化化时时，将将引引起起SiOSiO2 2/Si/Si界界面面杂杂质质再再分分布布。扩扩散散系系数数D D是描述杂质扩散快慢的一个参数。是描述杂

27、质扩散快慢的一个参数。B：如如果果有有：D DSi Si D DSiO2SiO2，n nSiSi n nSiO2SiO2硅硅（即即K1K1）则杂质在则杂质在SiSi中耗竭更严重。中耗竭更严重。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布 扩散速率扩散速率杂质在杂质在SiO2/Si界面分布界面分布SiO2/SiSiO2/SiK1P,As在在SiO2中扩散慢中扩散慢Ga在在SiO2中中扩散快扩散快第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （2）杂质再分布 界面移动界面移动

28、热热氧氧化化时时SiOSiO2 2/Si/Si界界面面向向SiSi内内部部移移动动，界界面面移移动动的的速速率率对对SiOSiO2 2/Si/Si界界面面杂杂质质再再分分布布也也有有影影响响，移移动动速速率率决决定定于氧化速度。于氧化速度。水水汽汽氧氧化化速速率率远远大大于于干干氧氧氧氧化化速速率率，水水汽汽氧氧化化SiOSiO2 2/Si/Si界面杂质的再分布就远小于干氧氧化；界面杂质的再分布就远小于干氧氧化；湿湿氧氧氧氧化化速速率率介介于于水水汽汽、干干氧氧之之间间，SiOSiO2 2/Si/Si界界面面杂质的再分布也介于水汽、干氧之间。杂质的再分布也介于水汽、干氧之间。第5章 氧化工艺

29、三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （3）电学特性电学特性 概述概述二二氧氧化化硅硅层层中中存存在在着着与与制制备备工工艺艺有有关关的的正正电电荷荷，这这种种正正电电荷荷将将引引起起SiOSiO2 2/Si/Si界界面面P-SiP-Si的的反反型型层层，以以及及MOSMOS器器件件阈阈值电压不稳定等现象。值电压不稳定等现象。正电荷有两种：正电荷有两种：可动离子；固定离子。可动离子；固定离子。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （3）电学特性电学特性 可动离子或可动电荷可动离子或可动电荷 主

30、主要要是是NaNa+、K K+、H H+等等，这这些些离离子子在在二二氧氧化化硅硅中中都都是是网网络络修修正正杂杂质质，为为快快扩扩散散杂杂质质。其其中中主主要要是是NaNa+。在在人人体体与与环环境境中中大大量量存存在在NaNa+，热热氧氧化化时时容容易易发发生生NaNa+沾沾污污。加加强强工工艺艺卫卫生生方方可可以以避避免免NaNa+沾沾污污；也也可可采采用用掺掺氯氯氧氧化化，固定固定NaNa+离子。离子。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （3）电学特性电学特性 固定离子或固定电荷固定离子或固定电荷 主主要要是是氧氧空空位位。

31、一一般般认认为为：固固定定电电荷荷与与界界面面一一个个很很薄薄的的（约约3030）过过渡渡区区有有关关，过过渡渡区区有有过过剩剩的的硅硅离离子子，过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开，但未与氧完全反应。过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开，但未与氧完全反应。干干氧氧氧氧化化空空位位最最少少，水水汽汽氧氧化化氧氧空空位位最最多多。热热氧氧化化时时，首先采用干氧氧化方法可以减小这一现象。首先采用干氧氧化方法可以减小这一现象。氧化后，高温惰性气体中退火也能降低固定电荷。氧化后，高温惰性气体中退火也能降低固定电荷。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 （

32、3）电学特性电学特性 固定离子或固定电荷固定离子或固定电荷带带有有可可动动电电荷荷固固定定电电荷荷和和界界面面态态的的SiOSiO2 2/Si/Si界面界面第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法1、SiO2/Si界面特性（*）微电子工业基础微电子工业基础 2、氧氧化化膜膜厚厚度度的的检检测测（*）（1）劈尖干涉和双光干涉劈尖干涉和双光干涉 劈尖劈尖干涉和双光干涉利用干涉条纹进行测量，因为要干涉和双光干涉利用干涉条纹进行测量，因为要制造台阶，所以为破坏性测量。制造台阶，所以为破坏性测量。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法微电子工业基础微电子工业基础 （2）比色法比色法 以一定角度观察以一定角度观

33、察SiOSiO2 2膜，膜，SiOSiO2 2膜膜呈现干涉色彩，颜呈现干涉色彩，颜色与厚度存在相应关系。比色法方便迅速，但只是色与厚度存在相应关系。比色法方便迅速，但只是粗略估计。粗略估计。第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法2、氧化膜厚度的检测（*）微电子工业基础微电子工业基础 （3）椭圆仪法第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法2、氧化膜厚度的检测（*）微电子工业基础微电子工业基础 （4）高频MOS结构C-V法第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法2、氧化膜厚度的检测（*）微电子工业基础微电子工业基础 3、氧化膜针孔的检测（、氧化膜针孔的检测（*）（1）PAW法第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验

34、方法微电子工业基础微电子工业基础 （2）铜缀法第5章 氧化工艺 三、氧化膜检验方法3、氧化膜针孔的检测（、氧化膜针孔的检测（*）微电子工业基础微电子工业基础 第第5章章 氧化工艺氧化工艺 四、作业题四、作业题四、作业题四、作业题（1）硅器件中二氧化硅膜的作用？）硅器件中二氧化硅膜的作用？（2）二氧化硅膜的获得方法有哪些？）二氧化硅膜的获得方法有哪些？（3）描述热氧化的基本机理和两个阶段。）描述热氧化的基本机理和两个阶段。（4）影响氧化速率的因素？影响氧化速率的因素？（5）常见的热氧化生长二氧化硅的方法有哪些？）常见的热氧化生长二氧化硅的方法有哪些？（6）比较干氧化、湿氧化和水汽氧化的特点。）比较干氧化、湿氧化和水汽氧化的特点。（7）为什么要采用掺氯氧化，作用如何？）为什么要采用掺氯氧化，作用如何？微电子工艺基础微电子工艺基础 72