什麼是熱氧化

在氧氣或水蒸氣中加熱矽,使其表面形成SiO2薄膜的方法。有乾式氧化與濕式氧化兩種。

日文名稱: 熱酸化

「熱氧化」出現在2領域的24道練習題中(氧化與擴散, 矽晶圓等)。

熱氧化的氧化膜成長 氧化前 矽 氧化後 SiO₂(厚度 x) 矽 原本的表面 約0.56x 約0.44x 氧化膜厚度的約44%來自所消耗的原有矽
熱氧化的氧化膜成長 · 在圖解集中查看

這個名詞所屬的領域: 氧化與擴散

練習熱氧化的題目

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。

將矽熱氧化形成厚度為 x 的 SiO2 薄膜時,被消耗的矽厚度約為多少?

  1. A約 0.44x
  2. B約 1.0x
  3. C約 2.2x
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正確答案:A. 約 0.44x

熱氧化是矽本身與氧反應變成 SiO2。由矽的原子密度(約 5.0×10²² cm⁻³)與 SiO2 的分子密度(約 2.3×10²² cm⁻³)之比可知,形成厚度 x 的氧化層所消耗的矽約為 0.44x。氧化層約 44% 位於原始表面之下,56% 向上成長,體積膨脹約 2.2 倍。因此氧化的部分會形成階差,而介面總是新的潔淨表面。

解析中的「熱氧化」

出現「熱氧化」的題目(24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. 將矽熱氧化形成厚度為 x 的 SiO2 薄膜時,被消耗的矽厚度約為多少?
  3. 熱氧化時,當氧化層變得夠厚後,氧化層厚度與氧化時間的關係,下列何者正確?
  4. 要一次對大量晶圓進行熱氧化時,通常使用何種設備?
  5. 關於矽熱氧化中氧化速率對晶面方向的依賴性,下列何者正確?
  6. 熱氧化層之所以可用作擴散時的雜質遮罩,其原因為何?
  7. 熱氧化時添加少量氯化氫(HCl)等含氯氣體,其主要目的為何?
  8. 將含硼的矽熱氧化時,介面附近矽側的硼濃度會有何傾向?
  9. 與熱氧化形成的 SiO2 薄膜相對介電常數最接近的值為何?
  10. 優質熱氧化層(SiO2)的介電崩潰電場的大致標準,下列何者正確?
  11. 以相同的稀氫氟酸蝕刻時,熱氧化層與以 CVD 成膜的氧化層,其蝕刻速率的一般關係為何?
  12. 熱氧化時,因氧化而產生的過量間隙矽被注入矽中而成長的缺陷是哪一個?
  13. 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?
  14. 在高壓的氧化氣氛下進行熱氧化的優點,下列何者正確?
  15. 依 Deal-Grove 模型,熱氧化是在何處進行的?

相關名詞

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