【科普】芯片制造工艺:硅的氧化

滤波器 2024-03-13 06:30

    半导体的氧化有许多种方法,包括热氧化法、电化学阳极氧化法和等离子化学气相沉积法。

      由于只有热氧化法可以提供最低界面陷阱密度的高质量氧化层,因此通常采用热氧化的方法生成栅氧化层和场氧化层。

热氧化法装置:

图源:https://slideplayer.com/slide/2412042/


      热氧化的基本装置如上图所示。反应器的组成包括:电阻加热氧化炉、圆筒形熔融石英管、开槽的石英舟(放在石英管中,用来垂直摆放晶圆)和注入口(用来注入高纯干燥氧气和高纯水蒸气)。炉管的装片端置于具有垂直流向的过滤空气的护罩中,持续注入过滤后的空气流。护罩用来减少周围空气中的灰尘和微粒数,使装片时可能受到的污染减至最小。  

      氧化温度一般保持在900~1200℃,典型的气体流速大约为1 L/min。

      热氧化法生成的二氧化硅如下:



氧化物生长参数:

      在氧化物生长的开始阶段,当表面反应是限制生长速率的主要因素时,氧化层厚度随时间呈线性变化。当氧化层变厚时,氧化剂必须通过氧化层扩散,在硅﹣二氧化硅界面与硅发生反应,反应受扩散过程限制。这时,氧化层厚度与氧化时间的平方根成正比,生长速率曲线为抛物线

      干氧氧化可以得到高质量的氧化膜,其致密性更好且具有更高的击穿电压,所以对于较薄的氧化层,例如 MOSFET栅氧化层(≤20nm),一般采用干氧氧化。

       对于相对较厚的氧化层,例如MOS集成电路中的场氧化层(≥20nm)以及对于双极器件,则采用湿氧(或水蒸气)氧化,以获得适当的隔离和保护效果在温度和时间相同的情况下,湿氧氧化的氧化层厚度是干氧氧化的5~10倍。


薄氧化层生长:

      为了精确地控制薄氧化层厚度并使其具有可重复性,一般都采用较慢的生速率。获得慢生长速率的方法有很多,包括

  1. 常压低温下(800~900℃)进行干氧氧化

  2. 在低于标准大气压下氧化,利用惰性气体(如氮气、氦气和氩气)的注入降低氧气分压再进行氧化

  3. 采用复合氧化膜的方法,即栅氧化层由热氧化生成的二氧化硅层和化学气相淀积生成的二氧化硅层复合生成。

    生长10~15 nm的栅氧化层的主要采用方法1。采用这种方法,利用现代立式氧化炉可以在晶圆上生成高质量、可重复的、厚度为10nm的氧化层,且整个晶圆氧化层厚度误差在0.1 nm以内。

      对于ULSI(超大规模集成电路)来说,生长薄(5~20nm)而又均匀的高质量、可重复的栅氧化层显得越来越重要。薄氧化层的生长机理:在干氧氧化的初始阶段,氧化层中存在很大的压缩应力。这种应力降低了氧在氧化层中的扩散系数。当氧化层较厚时,由于受二氧化硅的黏滞流作用影响压缩压力减小,扩散系数将接近无应力时的值。

氧化质量:

      MOS器件也会受到氧化层中的电荷和位于二氧化硅-硅界面处的陷阱的影响,目前,大部分采用低温(450℃)氢退火进行钝化处理。

移动离子电荷是被钠或其他碱金属离子污染而产生的。碱金属离子污染会影响半导体器件在高偏置和高温条件下的工作的稳定性。钠污染可以通过在氧化过程中加入氯来降低。


其他:

1.判定氧化层厚度最简便的方法可能就是根据颜色表来比较晶圆的颜色。当用垂直方向的白光来照射表面被氧化的晶圆时,光会穿过氧化层,并被下层的硅反射。相长干涉会增加某一反射光的波长,从而使相应于这一波长的晶圆颜色发生变化。例如,氧化层厚度为500nm的晶圆会呈现蓝绿色。

2.判定氧化层厚度更精确的方法是表面光度法和椭圆偏光法。

3.斯坦福大学的SUPREM软件可以准确模拟多维氧化物的生长,还可以对沉积、扩散、外延层生长和离子注入工艺的结果进行预测。

© 滤波器 微信公众号

滤波器 欢迎滤波器+微波射频行业人士关注! 掘弃平庸,学习更专业的技术知识!
评论
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 81浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 73浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 49浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 136浏览
  • 概述 通过前面的研究学习,已经可以在CycloneVGX器件中成功实现完整的TDC(或者说完整的TDL,即延时线),测试结果也比较满足,解决了超大BIN尺寸以及大量0尺寸BIN的问题,但是还是存在一些之前系列器件还未遇到的问题,这些问题将在本文中进行详细描述介绍。 在五代Cyclone器件内部系统时钟受限的情况下,意味着大量逻辑资源将被浪费在于实现较大长度的TDL上面。是否可以找到方法可以对此前TDL的长度进行优化呢?本文还将探讨这个问题。TDC前段BIN颗粒堵塞问题分析 将延时链在逻辑中实现后
    coyoo 2024-12-10 13:28 101浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 47浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 77浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 105浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 69浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 84浏览
  •         在有电流流过的导线周围会感生出磁场,再用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例,是一个具有乘法器功能的器件,并且可与各种逻辑电路直接接口,还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的du特优点,所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。  &nb
    锦正茂科技 2024-12-10 12:57 76浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 68浏览
  •         霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子
    锦正茂科技 2024-12-10 11:07 64浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦