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氧化硅片的制备方法以及应用

编辑:浙江众晶电子有限公司时间:2021-01-12

        氧化硅片是在高温(800℃~1150℃)条件下,通过常压炉管设备,采用热氧化工艺,用氧气或水蒸气在硅片表面生长的一种二氧化硅薄膜。加工厚度为50nm~2μm,加工温度高达1100℃。生长方式分为“湿氧”和“干氧”。热氧化层是一种“生长”形成的氧化层。与CVD氧化层相比,具有更高的均匀性、更高的致密性、更高的介电强度和更好的质量。

        1.干氧氧化

        硅与氧反应,氧化层向衬底层移动。干氧化需要在850-1200℃进行,生长速率较低,可用于MOS绝缘栅的生长。对于高质量、超薄的氧化硅层,干法氧化优于湿法氧化。干氧化能力:15nm~300nm。

        2.湿氧氧化

        该方法利用蒸汽进入炉管,在高温下形成氧化层。湿氧氧化的密度略低于干氧氧化,但湿氧氧化的优点是生长速率高于干氧氧化,适合于500nm以上薄膜的生长。湿氧化容量:500nm~2μM。

        氧化硅片主要应用

        热氧化层是作为绝缘体的优良介电层。在许多硅基器件中,热氧化层作为掺杂阻挡层和表面电介质起着重要的作用。

        1、离子注入屏障。二氧化硅可以掩盖杂质的扩散。在集成电路制造中,硼、磷、砷等几种常见杂质在二氧化硅薄膜中的扩散比在硅中的扩散慢得多。因此,在半导体器件的各个区域(如晶体管的源区和漏区)的制造中,最常用的方法是先在硅片表面生长一层氧化膜,然后在光刻显影后的待掺杂区域的表面蚀刻氧化膜,从而形成氧化层掺杂窗口,最后通过该窗口选择性地将杂质注入到相应的区域。

        2、栅氧化层。在MOS/CMOS集成电路的制造过程中,通常采用SiO2作为MOS晶体管的绝缘栅介质,即栅氧化层。

        3、介质隔离。集成电路制造中的隔离方法主要有PN结隔离和介质隔离两种,介质隔离通常是SiO2氧化膜。例如,CMOS工艺中的场氧(用于隔离PMOS和NMOS晶体管)是用于隔离PMOS和NMOS晶体管的有源区的SiO2膜。