课程内容：
§8.3.1 氯化氢氧化法
1 氯化氢氧化工艺
1.1 盐酸鼓泡法
1.2 氯化氢渗透法
1.3 硫酸脱水法
1.4 分子筛吸附法
1.4.1 分子筛饱和吸附氯化氢
1.4.2 氮气流通分子筛携氯化氢进入反应器
2 实际工艺过程及钝化机理
2.1 实际工艺过程
2.1.1 钝化系统
2.1.2 钝化硅表面
2.2 钝化机理
2.2.1 系统钝化机理
2.2.2 二氧化硅-硅系统钝化
2.3 氯化氢氧化应注意的问题
2.3.1 钝化作用与氧化时氯化氢的浓度有关
2.3.2 氯化氢氧化膜生成后，不易再进行长时间的非含氯氧化
2.3.3 该方法适用于干氧氧化
3 其它掺氯氧化工艺
3.0 有关其它掺氯氧化工艺
3.1 三氯乙烯氧化工艺
3.1.1 三氯乙烯氧化设备
3.1.2 三氯乙烯氧化工艺
3.2 三氯乙烯氧化的优点
3.2.1 无腐蚀性
3.2.2 易于工艺控制
3.2.3 设备简单
3.2.4 钝化效果优于氯化氢氧化
§8.3.2 磷硅玻璃钝化法
1 磷硅玻璃结构及其钝化机理
1.1 磷硅玻璃的结构
1.2 磷硅玻璃的钝化机理
1.2.1 对钠离子有阻挡作用
1.2.2 对钠离子有固定作用
1.2.3 对钠离子有提取作用
2 磷硅玻璃的制备工艺
2.1 磷蒸汽合金法
2.1.1 方法
2.1.2 反应过程
2.1.3 工艺特点
2.2 磷处理法
2.2.1 方法
2.2.2 典型设备
2.2.3 典型工艺
2.2.4 生成的磷硅玻璃膜厚要求
2.3 化学气相淀积法
2.3.1 化学气相淀积原理
2.3.2 化学气相淀积设备-冷壁立式旋转反应炉
2.3.3 典型工艺条件
2.3.4 工艺特点
3 磷硅玻璃钝化的优缺点
3.1 磷硅玻璃钝化的优点（五条）
3.2 磷硅玻璃钝化的缺点（三条）
4 采用多层介质结构
§8.3.3 氮化硅钝化法
1 氮化硅制备工艺
1.1 化学气相淀积法（CVD）制备氮化硅
1.1.1 常压化学气相淀积法-APCVD
1.1.2 低压化学气相淀积法-LPCVD
1.1.3 等离子体化学气相淀积法-PCVD
1.2 CVD制备氮化硅的原理
1.2.1 常用反应物
1.2.2 化学反应原理
1.3 注意事项
1.3.1 携带、保护气体有选择性
1.3.2 工艺过程中严防氧化气氛进入
2 氮化硅的性质
2.1 结构致密、表面呈疏水性
2.2 掩蔽能力强、应用场合广泛、工艺效果好
2.3 抗钠离子能力强
2.3.1 有很强的阻挡钠离子的能力
2.3.2 有提取钠离子的能力
2.4 化学稳定性好
2.5 介电性能好
2.6 高温性能好
2.7 氮化硅-硅界面性质不好
3 器件工艺中采用双层介质结构
§8.3.4 三氧化二铝钝化法
1 三氧化二铝的性质
1.1 抗辐射能力强
1.2 具有负电荷效应
1.3 结构致密、抗钠离子能力较强
1.4 化学稳定性好
2 三氧化二铝膜的制备
2.1 可用方法
2.1.1 三氯化铝水解法
2.1.2 铝的有机化合物的热分解法-采用异丙氧基铝
2.1.3 反应溅射法（直流反应溅射法、高频反应溅射法）
2.1.4 真空电子束蒸发法
2.1.5 阳极氧化法
2.2 有关三氯化铝水解法
2.2.1 设备及典型工艺条件
2.2.2 反应原理
2.3 有关阳极氧化法
2.3.1 阳极氧化方法
2.3.2 工艺应用
3 应注意的问题
3.1 作为钝化膜使用时须采用双层介质结构
3.2 三氧化二铝膜对钠离子无固定和提取的作用
§8.3.5 表面保护的几种有机涂料
1 有机硅树脂
1.1 有机硅树脂的优点
1.1.1 耐高温
1.1.2 绝缘性好
1.1.3 憎水防潮化学稳定性好
1.2 有机硅树脂的种类
1.3 工艺应用
1.3.1 毛笔涂敷
1.3.2 有机硅树脂膜的阴干
1.3.3 有机硅树脂膜的温烘
2 硅橡胶
2.1 硅橡胶的优点
2.1.1 可耐高、低温
2.1.2 粘附性好
2.2 硅橡胶的种类
2.3 工艺应用
2.3.1 毛笔涂敷
2.3.2 硅橡胶的阴干
2.3.3 硅橡胶的温烘
3 聚酰亚铵膜（PI）
3.1 聚酰亚铵膜的优点
3.1.1 热稳定性好，可耐高、低温
3.1.2 热膨胀系数小
3.1.3 具有负电荷效应
3.1.4 有较强的抗辐射能力
3.1.5 电绝缘性好
3.1.6 物理、化学性能稳定
3.1.7 较适于批量生产
3.2 工艺应用
3.2.1 涂敷聚酰胺酸
3.2.2 涂敷聚酰胺酸膜烘干
3.2.3 亚铵化
课程重点：本节介绍了表面钝化工艺，指出表面钝化工艺有：掺氯氧化法、磷硅玻璃钝化法、氮化硅钝化法、三氧化二铝钝化法、半绝缘多晶硅钝化法、低压化学气相淀积钝化法、金属氧化物钝化法、有机聚合物钝化法、玻璃钝化法等数十种钝化方法，而本节介绍了其中几种卓有成效的钝化方法。有关氯化氢氧化法，介绍了氯化氢氧化工艺，指出：根据氯化氢发生器的不同分为盐酸鼓泡法、 氯化氢渗透法、 硫酸脱水法和分子筛吸附法四种方法；对实际工艺过程及钝化机理进行了讨论，指出实际工艺过程是由钝化系统和钝化硅表面两部分组成，因此钝化机理也分为系统钝化机理和 二氧化硅-硅系统钝化机理两部分；本节还指出了 氯化氢氧化应注意的问题，为实际工艺应用打好了基础；本节还介绍了其它掺氯氧化工艺，并对生成膜更加优良的三氯乙烯氧化工艺进行了讨论。有关磷硅玻璃钝化法，介绍了磷硅玻璃结构及其钝化机理，指出：磷硅玻璃中的负离子结构对对钠离子有阻挡作用、对钠离子有固定作用 ，磷硅玻璃比二氧化硅高的多的对钠离子的溶解度（高100倍以上），使其有能从二氧化硅中提取钠离子的能力；讨论了磷硅玻璃的制备工艺，介绍了常用的磷蒸汽合金法、磷处理法和化学气相淀积法（CVD），并表明三种方法各有利弊；最后讨论了磷硅玻璃钝化的优缺点，给出了五条优点和三条缺点，为克服其缺点，建议采用多层介质结构。有关氮化硅钝化法，介绍了氮化硅制备工艺，给出了几种可行的化学气相淀积法（CVD）制备氮化硅方法，包括常压化学气相淀积法（APCVD）、低压化学气相淀积法（LPCVD）和等离子体化学气相淀积法（PCVD）；介绍了CVD法制备氮化硅的常用硅化物和氮化剂，讨论了氮化硅制备的反应原理；讨论了氮化硅的性质，指出：氮化硅具有结构致密、表面呈疏水性；掩蔽能力强、应用场合广泛、工艺效果好；抗钠离子能力强（有很强的阻挡钠离子的能力、有提取钠离子的能力）；化学稳定性好；介电性能好；高温性能好六条较好的性质，也存在氮化硅-硅界面性质不好的特点，因此建议当使用氮化硅膜作为钝化膜时，应采用氮化硅-二氧化硅的双层介质结构。有关三氧化二铝钝化法，首先介绍了三氧化二铝的性质，指出：三氧化二铝膜具有上述钝化膜所不具备的抗辐射能力强和具有负电荷效应两个特点，同时具有 结构致密、抗钠离子能力较强和化学稳定性好的优点，着使其在许多特殊器件制造中的到应用；讨论了三氧化二铝膜的制备，在可用方法中介绍了三氯化铝水解法、铝的有机化合物的热分解法、反应溅射法（直流反应溅射法、高频反应溅射法）、 真空电子束蒸发法和阳极氧化法五种方法；重点讨论了有关三氯化铝水解法的工艺内容，讨论了三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的设备及典型工艺条件、讨论了三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的化学反应原理；重点讨论了有关阳极氧化法的工艺内容，介绍了阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺方法，讨论了阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺应用；最后指出：由于 三氧化二铝-硅界面有载流子的交换，则在应用三氧化二铝膜作为钝化膜使用时须采用双层介质结构（三氧化二铝-二氧化硅）；三氧化二铝膜对钠离子无固定和提取的作用，则在制备三氧化二铝膜之前应对衬底进行除钠处理。有关器件制造中常用于表面保护的几种有机涂料，介绍了有机硅树脂、 硅橡胶和聚酰亚铵膜（PI）的应用，其中有机硅树脂和硅橡胶膜从工艺制备和性能上都差不多，硅橡胶工艺更简单一点；聚酰亚铵膜（PI）的应用性能更好，对其优点指出：除具有热稳定性好、耐高低温（应用温度从-200˚C至400˚C）；热膨胀系数小；电绝缘性好；物理、化学性能稳定；较适于批量生产外，还具有负电荷效应和 较强的抗辐射能力等仅有三氧化二铝膜才具有的特性，这拓宽了聚酰亚铵膜（PI）的应用范围。
课程难点：较成熟的各种表面钝化工艺的定义及含义。氯化氢氧化法中的氯化氢氧化工艺，氯化氢氧化工艺的四种工艺方法；氯化氢氧化工艺的实际工艺过程、工艺条件及工艺要求；氯化氢对系统进行处理和氯化氢氧化生成的含氯二氧化硅膜的钝化机理（系统钝化机理和二氧化硅-硅系统钝化机理）；有关其它掺氯氧化工艺，特别是生成膜更加优良的三氯乙烯氧化工艺的方法与原理。磷硅玻璃钝化法中的磷硅玻璃膜的制备工艺，常用的磷蒸汽合金法和磷处理法工艺过程、工艺条件、工艺要求和工艺的利弊，有关化学气相淀积法（CVD）制备磷硅玻璃膜的的工艺过程、工艺条件、工艺要求和工艺的利弊；磷硅玻璃的结构及该结构的钝化机理，磷硅玻璃中的负离子结构对钠离子有阻挡作用的原理，磷硅玻璃中的负离子结构对钠离子有固定作用的原理 ，磷硅玻璃具有能从二氧化硅中提取钠离子的能力的原理；磷硅玻璃钝化的优缺点；为什么建议采用多层介质结构，多层介质结构的构成原理。氮化硅钝化法中的氮化硅膜制备工艺，几种可行的化学气相淀积法（CVD）制备氮化硅膜方法[包括常压化学气相淀积法（APCVD）、低压化学气相淀积法（LPCVD）和等离子体化学气相淀积法（PCVD）]各自的工艺特点；CVD制备氮化硅膜的化学反应原理；有关氮化硅的性质；为什么建议当使用氮化硅膜作为钝化膜时，应采用氮化硅-二氧化硅的双层介质结构。三氧化二铝钝化法中三氧化二铝膜的制备的工艺，有关三氯化铝水解法、铝的有机化合物的热分解法、反应溅射法（直流反应溅射法、高频反应溅射法）、 真空电子束蒸发法和阳极氧化法五种方法的各自的工艺特点；有关三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的设备及典型工艺条件、三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的化学反应原理；有关阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺方法，阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺应用，为什么阳极氧化法可取代铝反刻工艺。对于三氧化二铝的性质，有关三氧化二铝膜具有上述钝化膜所不具备的抗辐射能力强和具有负电荷效应两个特点，这两个特点在器件制造中带来的好处；为什么在应用中把三氧化二铝膜作为钝化膜使用时须采用双层介质结构（三氧化二铝-二氧化硅）；为什么在制备三氧化二铝膜之前应对衬底进行除钠处理。对常用于表面保护的几种有机涂料，有关有机硅树脂和硅橡胶膜的工艺制备过程、工艺条件、工艺要求和两工艺的性能特点及区别；对于聚酰亚铵膜（PI）的应用，聚酰亚铵膜（PI）的工艺制备过程、工艺条件、工艺要求，其膜的优点具有热稳定性好、耐高低温（应用温度从-200˚C至400˚C）；热膨胀系数小；电绝缘性好；物理、化学性能稳定；较适于批量生产外，还具有负电荷效应和 较强的抗辐射能力等仅有三氧化二铝膜才具有的特性。
基本概念：
1掺氯氧化-热氧化时，在干氧氧化气氛中掺入一定比例的含氯物质，进行二氧化硅生长的过程。
2 氯化氢氧化-热氧化时，在干氧氧化气氛中掺入一定比例的氯化氢，进行二氧化硅生长的过程。
3氯化氢氧化层-掺氯化氢进行热氧化生成的二氧化硅膜。
4 磷蒸汽合金法-在器件制备工艺中的铝合金过程中加入磷的气氛，在合金的同时生成磷硅玻璃层的方法。
5 磷处理法-指在器件的发射区扩散完成后，再在表面二氧化硅层上淀积五氧化二磷，以形成磷硅玻璃层的方法。
基本要求：要求熟悉较成熟的各种表面钝化工艺的定义及含义。要求清楚氯化氢氧化法中的氯化氢氧化工艺，熟悉氯化氢氧化工艺的四种工艺方法，知道氯化氢氧化工艺的实际工艺过程、工艺条件及工艺要求。知道氯化氢对系统进行处理的钝化机理，清楚的知道氯化氢氧化生成的含氯二氧化硅膜的钝化机理。了解有关其它掺氯氧化工艺，特别是对生成膜更加优良的三氯乙烯氧化工艺的方法、工艺原理及生成膜的性质更加熟悉。要求清楚磷硅玻璃钝化法中的磷硅玻璃膜的制备工艺，熟悉常用的磷蒸汽合金法和磷处理法工艺过程、工艺条件、工艺要求和工艺的利弊，知道有关化学气相淀积法（CVD）制备磷硅玻璃膜的的工艺过程、工艺条件、工艺要求和工艺的利弊，能够根据要求选择适当的工艺。清楚的知道磷硅玻璃的结构及该结构的钝化机理，知道磷硅玻璃中的负离子结构对钠离子有阻挡作用的原理，知道磷硅玻璃中的负离子结构对钠离子有固定作用的原理 ，知道磷硅玻璃为什么具有能从二氧化硅中提取钠离子的能力。了解磷硅玻璃钝化的优缺点，知道为什么在将磷硅玻璃膜作为钝化膜使用时，建议采用多层介质结构，知道多层介质结构的构成原理，多层介质结构中各层所起的作用。要求知道氮化硅钝化法中的氮化硅膜制备工艺，熟悉几种可行的化学气相淀积法（CVD）制备氮化硅膜方法，知道各种方法各自的工艺特点，了解CVD制备氮化硅膜的化学反应原理。清楚有关氮化硅的性质，知道为什么说氮化硅膜是掩蔽杂质能力最强的钝化膜，当用氮化硅膜作为大规模以上集成电路制作的扩散掩蔽膜时会带来什么好处，知道为什么建议当使用氮化硅膜作为钝化膜时，应采用氮化硅-二氧化硅的双层介质结构。熟悉三氧化二铝钝化法中三氧化二铝膜的制备的工艺，知道有关三氯化铝水解法、铝的有机化合物的热分解法、反应溅射法（直流反应溅射法、高频反应溅射法）、 真空电子束蒸发法和阳极氧化法五种方法的各自的工艺特点；清楚有关三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的设备及典型工艺条件、三氯化铝水解法制备三氧化二铝膜的化学反应原理；清楚有关阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺方法，了解阳极氧化法制备三氧化二铝膜的工艺应用，知道为什么阳极氧化法可取代铝反刻工艺。了解三氧化二铝的性质，知道有关三氧化二铝膜具有其它钝化膜所不具备的抗辐射能力强和具有负电荷效应两个特点，清楚这两个特点在器件制造中带来的好处；知道为什么在应用中把三氧化二铝膜作为钝化膜使用时须采用双层介质结构（三氧化二铝-二氧化硅）；知道为什么在制备三氧化二铝膜之前应对衬底进行除钠处理的原因。要求了解常用于表面保护的几种有机涂料，知道有关有机硅树脂膜和硅橡胶膜的工艺制备过程、工艺条件、工艺要求，清楚有机硅树脂膜和硅橡胶膜的工艺的性能特点及区别。知道聚酰亚铵膜（PI）的应用，了解聚酰亚铵膜（PI）的工艺制备过程、工艺条件、工艺要求。知道PI膜的优点，包括具有热稳定性好、耐高低温（应用温度从-200˚C至400˚C）；热膨胀系数小；电绝缘性好；物理、化学性能稳定；较适于批量生产等优点，知道PI膜具有的负电荷效应和 较强的抗辐射能力等仅有三氧化二铝膜才具有的特性。
第八章 表面钝化工艺与原理作业
思考题4题
