使衬底在氧化气体环境中氧化。

氧化设备

常规炉式氧化设备

RTP 设备

加热温度高,速度快,可以减少热预算

热氧化过程

Deal-Grove 模型

应注意的问题

杂质

Na、K 等金属离子在 SiO2 中是快扩散杂质,将在 SiO2 中起移动电荷作用,引起 MOS 器件阈值电压漂移。因此要严格栅氧化前的 Si 片清洗和氧化环境的污染控制;氧化气氛中通少量 HCI 气氛是控制金属离子沾污的一个办法;

界面态的控制

Si/SiO2 界面的缺陷将成为 MOS 器件栅下的界面态,也会引起 MOS 器件阈值电压漂移。需要优化氧化前的 Si 片表面处理,优化氧化工艺,尽量减少 Si/ 界面缺陷。

硼穿透的问题

后续的加温过程中可能引起多晶硅栅中的 B 参杂穿透 SiO2 层进入沟道(B 在 SiO2 中是快扩散杂质)从而改变沟道内的杂质分布。

应对的方法: 提高 的致密性,如采用氧化时加少量 NO,形成更致密的 SiON;采用尽可能厚的栅介质;不采用参杂的多晶硅栅(后面要讲的“金属栅”)

短沟道效应

随着栅长的缩短, 栅的厚度必需降到 1nm 以下,此时量子隧穿效应将十分明显,会引起栅漏电,即栅控能力的减小。

MOS 的栅控能力与单位面积下的栅电容 相关,增大 的办法除了减小栅的厚度以外,还有增大栅介质的介电常数。通过引入 EOT 的概念,我们得以用 high-k 材料来避免栅厚度的减小。