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扩散课工艺培训培训内容扩散部设备介绍

氧化工艺介绍

扩散工艺介绍

合金工艺介绍

氧化层电荷介绍

LPCVD 工艺介绍

扩散部设备介绍卧式炉管立式炉管炉管工艺和应

用（加）

氧化工艺-1 氧化膜的作用

选择扩散和选择注入。

阻挡住不需扩散或注入的区域，使离子不能进入。

氧化工艺-2 氧化膜的作用

缓冲介质层

二次氧化等，缓冲氮化硅应力或减少注入损伤氧化工艺-3 氧化膜的作用器

件结

构的一部分：如栅（Gate ）氧化层，非常关键的项目，质量要求

非常高；电容极板之间的介质，对电容的大小有较大影响氧化工艺-4 氧化膜的作用隔离介质：工艺中常用的场氧化就是生长较厚的二氧化硅膜，达到器件隔离的目的。

氧化工艺-5 氧化方法

干氧氧化SI+O 2==SIO 2

结构致密，均匀性、重复性好，掩蔽能力强，对光刻胶的粘附性较好，但生长速率较慢，一般用于高质量的氧化，如栅氧化等；厚层氧化时用作起始和终止氧化；薄层缓冲氧化也使用此法。

水汽氧化2H 2O+SI==SIO 2+2H 2 生长速率快，但结构疏松，掩蔽能力差，氧化层有较多缺陷。对光刻胶的粘附性较差。

氧化工艺-6 氧化方法

湿氧氧化（反应气体：O2+H 2O）

H2O+SI==SIO 2+2H 2SI+O 2==SIO 2 生长速率介于干氧氧化和水汽氧化之间；H2O 的由H2 和O2 的反应得到；并通过H2 和O2 的流量比例来调节氧化速率，但比例不可超过1.88 以保安全；对杂质掩蔽能力以及均匀性均能满足工艺要求；多使用在厚层氧化中。

HCL 氧化（氧化气体中掺入HCL ）

加入HCL 后，氧化速率有了提高，并且氧化层的质量也大有改善。目前栅氧化基本采用O2+HCL 方法。

氧化工艺-7 影响氧化速率的因素

硅片晶向氧化速率(110)>POLY>(111)>(100)

掺杂杂质浓度

杂质增强氧化，氧化速率发生较大变化如N+ 退火氧化( N+DRIVE1 )：

衬底氧化厚度：750A

N+ 掺杂区氧化厚

1450A 氧化工艺-8 热氧化过程中的硅片表面度：

生长 1um 的SiO 2，要消耗掉 0.46um 的Si。但不同热氧化生长的 SiO 密

度不同， a 值会略有差异。氧化工艺-9 氯化物的影响加入氯化物后，氧化速率明显加快，这可能是HCL 和O2 生成水汽的原因；但同时氧化质量有了很大提高

压力影响

压力增大，氧化速率增大；

温度

温度升高，氧化速率增大；

排风& 气体

排风和气体很重要，会影响到厚度和均匀性；氧化工艺-10 氧化质量控

制

拉恒温区控制温度

定期拉恒温区以得到好的温度控制

HCL 吹扫炉管

CL- 有使碱性金属离子(如Na+ )钝化的功能，使金属离子丧失活动能力，定期清洗炉管可以大幅度地减少离子浓度，使炉管洁净

BT 测量

BT 项目可以使我们即及时掌握炉管的状态，防止炉管受到

粘污,使大批园片受损;

氧化工艺-11 氧化质量控制

片内均匀性：保证硅片中每个芯片的重复性良好

片间均匀性

保证每个硅片的重复性良好

定期清洗炉管

清洗炉管，可以避免金属离子,碱离子的粘污，减少颗粒，保证氧化层质量，尤其是栅氧化，清洗频率更高,1 次/周

扩散工艺 -1 扩散

推阱，退火

推阱：CMOS 工艺的必有一步，在一种衬底上制造出另一种衬底,以制造N、P 管,需要在较高的温度下进行，以缩短工艺时间。

退火：可以激活杂质，减少缺陷。它的时间和温度关系到结深和杂质浓度

磷掺杂多晶掺杂：使多晶具有金属特质导电；N+ 淀积：形成源漏结；

扩散工艺 -2 推阱工艺主要参数

结深

比较关键，必须保证正确的温度和时间，

膜厚

主要为光刻对位提供方便,同时影响园片的表面浓度如过厚或过薄均会影响N 或P 管的开启电压

表面浓度

注入一定后, 表面浓度主要受制于推阱程序的工艺过程,如氧化和推结的前后顺序均会对表面浓度产生影响

扩散工艺 -3 影响推阱的工艺参数

温度：

易变因素，对工艺的影响最大。

时间：

一般不易偏差，取决于时钟的精确度。程序的设置：不同的程序，如先氧化后推阱和先推阱后氧化所得出的表面浓度不同。

扩散工艺-4 影响推阱的工艺参数–排风& 气体

排风：对炉管的片间均匀性，尤其是炉口有较大的影响。气体：气体流量的改变会影响膜厚，从而使表面浓度产生变化，直接影响器件的电参数。

扩散工艺 -5 阱工艺控制拉恒温区控制温度：

定期拉恒温区以得到好的温度控制。

BT 测量

BT 项目可以使我们即及时掌握炉管的状态，防止炉管受到粘污。

扩散工艺 -6 阱工艺控制电阻均匀性电阻比膜厚对于温度的变化更加敏感，利用它监控温度的变化，但易受制备工艺的影响膜厚均匀性

监控气体，温度等的变化，保证片内和片间的均匀性

定期清洗炉管

清洗炉管，可以避免金属离子的粘污，减少颗粒，保证氧化层质量。

扩散工艺 -7 阱工艺控制

HCL 吹扫炉管

CL- 有使碱性金属离子（如Na+ ）钝化的功能，使金属离子丧失活动能力，定期清洗炉管可以大幅度地减少离子浓度，使炉管洁净HCL 吹扫炉管。

扩散工艺 -8 磷扩散原理

POCL3

4POCL 3+3O 2====2P 2 O 5+6CL 2

2P 2O5 +5Si====5SiO 2+4P

PBr3