芯片的氧化工艺及设备

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氧化工艺的简介

在集成电路制造工艺中，氧化硅薄膜形成的方法有热氧化和沉积两种，氧化工艺是指用热氧化方法在硅表面形成SiO2的过程。

氧化工艺分干氧氧化和湿氧氧化两种。

干氧氧化，以干燥纯净的氧气作为氧化气氛，在高温下（一般在1000℃左右进行）直接与硅发生化学反应。

干氧氧化的速率比湿氧氧化低，通常干氧氧化的时间长达2小时，湿氧氧化的时间缩短至12分钟左右，

但氧化薄膜质量比湿氧氧化高，所以厚度较薄的屏蔽氧化层、衬底氧化层和栅氧化层的生长一般用干氧氧化。

优点：SiO2氧化层结构致密，厚度均匀，重复性好，与光刻胶的黏附性好且应力小

缺点：生长温度高，生长速度慢

湿氧氧化是用水取代氧气，在高温下水分解为HO，HO在二氧化硅中的扩散速率比干氧氧化高。

湿氧氧化用于生长较厚的氧化层如遮蔽氧化层、整面全区覆盖氧化层和LOCOS氧化层等。干氧氧化与湿氧氧化常见的原理如下：

干氧氧化
Si(s)+O2(V)—>SiO2(s) 900-1200℃

湿氧氧化
Si(s)+H2O(v)—>SiO2(s)+H2(v) 900-1200℃

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湿氧气氧化

湿氧氧化法中，O2先通过95-98℃的去离子水（DIW)，将水汽一起带入氧化炉内，O2和水汽同时与Si发生氧化反应。采用这种氧化方法生成的SiO2膜的质量比干氧化法的略差，但远好过水汽氧化的效果，而且生长速度较快，因此。当所需氧化层厚度很厚且对氧化层的电学性能要求不高的情形下，为了产能的考虑，常采用这种方法。

其缺点是生成的SiO2膜与光刻胶的附着性不良、Si表面存在较多位错缺陷。

在实际的制造工艺中，通常采用干氧→湿氧→干氧这种多步交替的氧化方法制备氧化层，这样，既能保证SiO2膜质量，又能有较快的氧化速率。

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