alias: SIO,oxide,氧化硅,SiO2

date: 2022-07-23 20:02
类型: 概念笔记
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SiO2的作用

  1. 在MOS电路中作为MOS器件的绝缘栅介质，器件的组成部分
  2. 扩散时的掩蔽层，离子注入的(有时与光刻胶、Si3N4层一起使用)阻挡层
  3. 作为集成电路的隔离介质材料
  4. 作为电容器的绝缘介质材料
  5. 作为多层金属互连层之间的介质材料
  6. 作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料

二氧化硅的[[A=TF=CVD#^d2f0eb|化学气相沉积]]：可以作为金属化时的介质层，而且还可以作为离子注入或扩散的掩蔽膜，甚至还可以将掺磷、硼或砷的氧化物用作扩散源 ^135a9b

![[Z其他/Attachments/A=材料=SiO2 image 1.png]]

  • 作为缓应力冲层
  • 作为牺牲氧化层，消除硅表面缺陷
  1. title: 
  3. | 半导体应用        | 典型的氧化物厚度（Å）               |
  4. |--------------|---------------------------|
  5. | 栅氧（0.18mm工艺） | 20～60                     |
  6. | 电容器的电介质      | 5～100                     |
  7. | 掺杂掩蔽的氧化物     | 400～1200依赖于掺杂剂、注入能量、时间、温度 |
  8. | STI隔离氧化物     | 150                       |
  9. | LOCOS垫氧      | 200～500                   |
  10. | 场氧           | 2500～15000                |
  14. STI—浅槽隔离，LOCOS—晶体管之间的电隔离，局部氧化
  16. 垫氧—为氮化硅提供应力减小

SiO2的性质

  1. SiO2是一种十分理想的电绝缘材料，它的化学性质非常稳定，室温下它只与氢氟酸发生化学反应，利用这一性质作为掩蔽膜，光刻出IC 制造中的各种窗口。
  2. 二氧化硅膜的掩蔽性质：B、P、As等杂质在SiO2的扩散系数远小于在Si中的扩散系数；SiO2 膜要有足够的厚度。一定的杂质扩散时间、扩散温度下，有一最小厚度
  3. 二氧化硅膜的绝缘性质：介电常数3～～4（3.9）
    热击穿、电击穿、混合击穿：
    a.最小击穿电场（非本征）－－针孔、裂缝、杂质。
    b.最大击穿电场（本征）－－厚度、导热、界面态电荷等；氧化层越薄、氧化温度越高， 击穿电场越低。
  4. Si—SiO2的界面特性及解决
    （1）可动离子电荷：如Na+离子—-Si表面负电荷（N型沟道）－－清洗、掺氯氧化工艺－－PSG－SiO2
    （2）固定氧化物电荷——过剩的Si+
    （3）界面陷阱电荷(快态界面)－分立、连续能级、电子状态
    （4）氧化物陷阱电荷： Si －SiO2界面附近（109～1013/cm2）—-300℃退火
    （5）氧化层上的离子沾污

![[A=材料=SiO2 image 2.png]]

常压氧化法

种类：水汽氧化、干氧氧化、湿氧氧化

  • 干氧：二氧化硅膜干燥致密，掩蔽能力强，与光刻胶粘附性好，但氧化速度慢。
  • 湿氧：速度快，但二氧化硅疏松，与光刻胶粘附性不好，易脱落。
    实际工作中，往往用干氧、湿氧、干氧的方法，速度快粘附性好。
    水汽氧化速度更快，但是质量差，一般不用。

二氧化硅的腐蚀

在生产中利用二氧化硅与氢氟酸反应的性质，完成对二氧化硅腐蚀的目的。对二氧化硅腐蚀速率的快慢与氢氟酸的浓度、温度、二氧化硅的质量以及所含杂质的数量等情况有关。不同方法制备的二氧化硅，其腐蚀速率可能相差很大。