什麼是乾式氧化

使用乾燥氧氣進行的熱氧化。成長較慢,但能形成緻密且品質良好的氧化膜,用於閘極氧化膜等。

日文名稱: ドライ酸化

「乾式氧化」出現在1領域的5道練習題中(氧化與擴散等)。

這個名詞所屬的領域: 氧化與擴散

練習乾式氧化的題目

關於矽的熱氧化,下列對乾式氧化(O2)與濕式氧化(H2O)的比較,何者正確?

  1. A乾式氧化的氧化層成長速率較快
  2. B濕式氧化的氧化層成長速率較快
  3. C兩者的成長速率相同
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正確答案:B. 濕式氧化的氧化層成長速率較快

使用水蒸氣的濕式氧化,其氧化劑 H2O 在 SiO2 中的溶解度比 O2 高數百倍,因此成長速率比乾式氧化快數倍至 10 倍左右。例如在 1000 ℃、1 小時的條件下,乾式約為 70 nm,濕式約為 400 nm。濕式氧化適合需要厚膜的元件隔離與遮罩。乾式氧化雖然較慢,但能形成緻密、介面態少的優質薄膜,膜厚也容易控制,因此一直被用於薄的閘極氧化層。

以乾式氧化製作厚度數十 nm 以下的薄氧化層時,已知會偏離 Deal-Grove 模型的是何者?

  1. A初期的氧化比模型預測進行得更快
  2. B完全不會氧化
  3. C氧化層變成導體
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正確答案:A. 初期的氧化比模型預測進行得更快

Deal-Grove 模型能很好地描述厚氧化層的成長,但在乾式氧化中膜厚數十 nm 以下的初期區域,實際的氧化比模型預測進行得更快。認為原因可能是氧化劑通過薄膜的其他路徑,以及介面附近應力的影響等。模型將這一部分以初始膜厚(τ,相當於約 20 nm)加以修正,但要決定數 nm 閘極氧化層的厚度,仍必須透過實測來訂定條件。

解析中的「乾式氧化」

出現「乾式氧化」的題目(5題)

  1. 關於矽的熱氧化,下列對乾式氧化(O2)與濕式氧化(H2O)的比較,何者正確?
  2. 以乾式氧化製作厚度數十 nm 以下的薄氧化層時,已知會偏離 Deal-Grove 模型的是何者?
  3. 提高熱氧化的溫度後,相同時間內所得到的氧化層厚度會如何?
  4. 矽的乾式熱氧化中發生的化學反應,下列何者正確?
  5. 在 Deal-Grove 模型中,熱氧化初期(氧化層仍薄時)的氧化層厚度與時間的關係,下列何者正確?

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