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氧化硅片你了解多少?

编辑:浙江众晶电子有限公司时间:2021-10-21

氧化硅片是运用热氧化工艺,通过常压炉管设备在高温(800℃~1150℃)条件下,通过氧气或者水蒸气的方式在硅片的表面生长而成的二氧化硅薄膜。加工的厚度范围从50纳米到2微米,工艺温度高达1100摄氏度,生长方式分为“湿氧”和“干氧”两种。热氧化层是一种“生长”而成的氧化物层,相较于CVD沉积的氧化层,它具有更高的均匀性,更好的致密性以及更高的介电强度,其质量更加优异。

1.干氧氧化

硅与氧发生反应,氧化层不断朝向基底层的移动。干法氧化需在850至1200℃的温度下进行,生长速率较低,可用于MOS绝缘栅极生长。在需要高质量、超薄硅氧化层的情况下,干法氧化相较于湿法氧化是优选方案。干法氧化能力:15nm~300nm。

2.湿氧氧化

该方法通过高温条件下,使用水蒸气进入炉管来形成氧化层。湿氧氧化的致密性比干氧氧化略差,但相比较于干氧氧化其优势是其有更高的生长速率,适用于500nm以上的薄膜生长。湿法氧化能力:500nm~2µm。

主要应用

热氧化层是作为绝缘体的优异的介电层。在众多硅基器件中,热氧化物层在作为掺杂阻止层和表面电介质方面起着重要作用。

1、离子注入阻挡层。二氧化硅对杂质的扩散起到掩蔽作用。在集成电路制造中,几种常用的杂质如硼、磷、砷等在二氧化硅膜中的扩散要比它们在硅中的扩散慢很多。因此,在制作半导体器件的各个区(如晶体管的源漏区)时,最常采用的方法是首先在硅晶圆片表面生长一层氧化膜,经过光刻、显影后,再刻蚀掉需掺杂区域表面的氧化膜,从而形成掺杂窗口,最终通过窗口选择性地将杂质注入相应的区域中。

2、栅氧化层。在MOS/CMOS集成电路的制造工艺中,通常用siO2作为MOS晶体管的绝缘栅介质,即栅氧层。

3、介质隔离。集成电路制作中的隔离方法有PN结隔离和介质隔离,其中介质隔离通常选择的就是siO2氧化膜。例如CMOS工艺中的场氧(用来隔离PMOS和NMOS晶体管)就是siO2膜,用来隔离PMOS管和NMOS管的有源区。

4、绝缘介质。二氧化硅是良好的绝缘体,因此对于多层金属布线结构,它用作上下两层金属之间的绝缘介质,可防止金属之间发生短路。

5、金属打线测试。