晶圓的保護(hù)膜和絕緣膜是“氧化膜”(二氧化硅,SiO2)

為了將從沙子中提取的硅作為半導(dǎo)體集成電路的原材 料,需要對(duì)其進(jìn)行一系列的提純,才可制造出稱為錠(Ingot)的硅柱,然后將該硅柱切成均勻的厚度,經(jīng) 過(guò)研磨后,制成半導(dǎo)體的基礎(chǔ)——晶圓。

這樣所制成的薄而圓的晶圓是不導(dǎo)電的絕緣體,因此 有必要制作同時(shí)具有導(dǎo)體和絕緣體性質(zhì)的“半導(dǎo)體”。 為此,需要在晶圓上形成各種物質(zhì)后,按照設(shè)計(jì)好的 電路形狀進(jìn)行切割,重復(fù)之前步驟,再形成物質(zhì),然 后進(jìn)行切割。

氧化膜的作用

當(dāng)晶圓暴露在大氣中或化學(xué)物質(zhì)中的氧氣時(shí)就 會(huì)形成氧化膜。這與鐵(Fe)暴露在大氣時(shí)會(huì)氧化生銹是一樣的道理。 可以在晶圓上形成薄膜的氧化工藝方式有通過(guò) 熱進(jìn)行的熱氧化(Thermal Oxidation),等離子 體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)和電化 學(xué)陽(yáng)極氧化等等。其中,最常用的方法是熱氧化 法,即在800~1200°C的高溫下形成一層薄而均 勻的硅氧化膜。 根據(jù)氧化反應(yīng)所使用的氣體,熱氧化法可分為干 氧化(Dry Oxidation)和濕氧化(Wet Oxidation)。干氧化只使用純氧氣(O2),所以氧 化膜的生長(zhǎng)速度較慢,主要用于形成薄膜,且可形成具有良好導(dǎo)電性的氧化物。濕氧化同時(shí)使用氧氣(O2)和高溶解性的水蒸氣(H2O)。所以,氧化膜生長(zhǎng)速度快,會(huì)形成較厚的膜。但與干氧化相比,濕氧化形成的氧化層密度低。通常,在相同 溫度和時(shí)間下,通過(guò)濕氧化獲得的氧化膜比使用干氧化獲得的氧化膜要厚大約5至10倍。

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