氧化物涂层晶圆概述

当应用于硅(Si)、玻璃和其他材料时，二氧化硅(SiO2)涂层提供介电层或钝化层，用于半导体、MEMS、生物医学、储能设备和其他应用的晶片类型。

正确指定晶片类型、其特性和应用的氧化物涂层是制造器件的关键

按预期运行。

半导体晶片主要由以下材料之一制成：

•硅

•玻璃和熔融石英

•III-V或II-VI化合物半导体

•蓝宝石和碳化硅(SiC)

所有上述材料类型均可提供二氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiOxNy)涂层绝缘体。它们可以在一面或两面涂上氧化物，也可以在抛光面涂上氧化物，就像在表面一样，单面抛光晶片的蚀刻抛光面。

如果计划蚀刻到某一层或设备，则背面涂层可用作掩蔽层正面制作;湿法和干法蚀刻工艺都可以实现很好的选择性。

直径在50到300mm之间的晶片可以用SiO2或SiOxNy进行氧化物涂层，并可以在小批量或大批量运行，或在单晶片规模的反应器中运行，取决于沉积生长速率和晶片数量必修的。

以下列出了每种绝缘体材料的工艺和一些应用

这种涂层是最古老的半导体工艺之一，追溯到20世纪50年代，硅首次被要求氧化成在MOS器件中产生绝缘层。

晶片通常分25批装入石英舟中，垂直固定晶片，晶片之间留有规定的空间，然后使用管式炉对船只进行处理，在那里船只缓慢移动加热(以防止硅的热应力)至1020o左右

这是最常用的氧化温度。

然后将其保持在该温度下，以使其生长所需的时间，所需的氧化物厚度，然后缓慢冷却到怠速或室温下，船只卸载。这种方法在生长过程中支撑晶片说明它们几乎始终在两侧氧化，必须通过使用抗蚀剂保护正面并剥离表面来去除氧化物，使用缓冲HF(BHF)去除背面氧化物，直到表面在冲洗时再次变得疏水。

硅对氧有很大的亲和力，氧很容易吸附在硅表面，并通过氧化物传输到硅表面

Si界面，额外的SiO2在此处生长。提高或降低生长温度将提高或降低生长速度显著下降。1965年，飞兆半导体公司的两位科学家模拟了这一系列氧化物的生长，

B、 E.Deal和A.S.Grove，被称为“Deal Grove模型”，今天用于预测增长率。

以这种方式生长的氧化物是化学计量的，折射率是可靠的(632nm处为1.46)。颜色

电影也非常可靠，可以在白光下轻松观看，并与标准进行广泛比较

可用颜色图表

有两种常用的热氧化工艺;干氧化物和湿氧化物。

当所需的氧化物厚度较小时，使用干氧化物，因为该过程较慢，<100>Si的生长速率为

通常为80至100nm。1020°时的hr-1

C、 提高或降低生长温度将提高或降低生长速率

明显地。顾名思义，干氧化过程使用干燥的分子氧源，例如压缩空气

油箱。氧气罐将没有水污染，由此产生的氧化过程产生的

多孔SiO2膜。

湿氧化物工艺以蒸汽为前驱体，通过使氧气原料气通过加热空气鼓泡获得

烧瓶中的去离子水，直至其饱和。在该过程中添加H2O可提高<100>Si的生长速率

290-310nm。1020°时的hr-1

C

在氧化物生长之前，可以使用盐酸(HCl)去除硅中的天然氧化物，这可以减少

氧化物/硅界面的态密度，并提高其作为电介质的性能。HCl的存在也

提高氧化层的生长速度。

湿过程中H的存在增加了氧化物到界面的传输速率。生成的氧化物

以46%到表面和54%到原始硅顶部的比例生长到硅和硅顶部

表面换句话说，整体晶圆厚度不会随着氧化层的深度而增加，就像一些硅一样

在氧化过程中消耗。

影响生长速率的另一个因素是硅晶体取向，<111>硅的生长速率约为

小于100>Si的1.7倍。这是因为在<111>平面上有更多的硅原子，因此反应

使用O2时速度更快。最后，高掺杂硅(约10E19至10E20.cm-3)的氧化速度也比低掺杂硅快。

由于热膨胀的差异，热生长的氧化物表面通常具有压应力

在硅和二氧化硅之间，大约300MPa是典型的。

审核编辑：汤梓红