课程内容:
1 热氧化工艺
1.1 实际热氧化工艺选择
1.1.1 对热氧化工艺的要求
1.1.2 实际热氧化工艺
1.2 典型工艺条件
1.3 典型工艺设备和工艺流程
1.3.1典型工艺设备
1.3.2 典型工艺流程
2 热氧化的动力学分析
2.1 动力学模型的建立
2.1.1 氧化剂由气相输运到气相-二氧化硅界面
2.1.2氧化剂进入二氧化硅中,穿透二氧化硅层到达二氧化硅-硅界面
2.1.3 氧化剂在二氧化硅-硅界面上与硅反应生成新的二氧化硅
2.2 各过程的物理分析及其表达式
2.2.1 对过程1的分析
2.2.2对过程2的分析
2.2.3对过程3的分析
2.3 氧化过程的平衡状态分析
2.3.1 各过程的联系
2.3.2平衡状态分析
2.3.3 讨论
3 热氧化生长速率及二氧化硅厚度表达式
3.1 热氧化生长速率及一般生长规律表达式
3.1.1 热氧化生长速率
3.1.2 一般生长规律表达式
3.1.3讨论
3.2 氧化层厚度表达式及讨论
3.2.1 氧化层厚度表达式
3.2.2 极限条件下氧化层厚度表达式简化及讨论
课程重点:本节介绍了热氧化工艺和热氧化生长二氧化硅的原理。在热氧化工艺讨论中,实际热氧化工艺的选择是根据前述讨论的各种热氧化方法的结构特点和工艺特点,对应矛盾的热氧化工艺要求,即要求有较高的氧化速率(水汽或湿氧氧化速率高、但生成的二氧化硅膜结构疏松且表面呈亲水性)又要求生成干燥致密的呈疏水性的二氧化硅表面(干氧氧化生成的二氧化硅膜符合该要求,但其氧化速率最低),选择了干氧-湿氧-干氧的实际热氧化工艺;介绍了典型热氧化工艺条件,热氧化自动满足高温的条件,一般热氧化时间超过三十分钟;还介绍了典型工艺设备和工艺流程。在热氧化生长二氧化硅的原理讨论中,首先建立了热氧化模型,该模型是一个具有指导意义的一般模型,这是一个处于氧化气氛中的表面上带有厚度为Xo二氧化硅膜的硅片,氧化剂要与硅反应生成新二氧化硅则必须经历气相输运、扩散穿透原有二氧化硅层、与硅反应三个过程;通过各过程的分析、建立关系式、过程平衡分析得到了与氧化速率有关的处于二氧化硅-硅界面上的氧化剂浓度表达式,还对该式进行了极限分析;介绍了热氧化生长速率的求取,介绍了一般生长规律表达式求取;由一般生长规律表达式,通过数学运算求得氧化层厚度表达通式;根据极限条件,进行了对氧化层厚度表达通式的简化。
课程难点:实际热氧化工艺要求的矛盾,实际热氧化工艺选择如何解决该矛盾。热氧化动力学模型的二维分析,构成动力学模型的三个过程,各个过程的物理分析,各个过程的数学分析,各个过程的平衡态内在联系分析。热氧化生长速率表达式的求取;一般生长规律表达式求取;在一般生长规律表达式中原硅片表面上带有的厚度为Xo二氧化硅是如何转化为时间量的,这对实际干氧-湿氧-干氧的氧化工艺有什么指导意义。氧化层厚度表达通式的求取,氧化层厚度表达通式简化的极限条件及对实际热氧化工艺的指导意义。
基本要求:要求了解热氧化工艺要求与实际热氧化工艺选择的关系,知道实际干氧-湿氧-干氧的氧化工艺如何解决了热氧化工艺要求的矛盾。要求了解典型热氧化工艺条件,清楚对热氧化指导意义。了解热氧化的典型工艺设备和工艺流程,能知道基本工作原理。要求熟悉热氧化动力学模型,能对动力学模型的三个过程进行物理分析和数学分析,能进行三个过程的平衡态内在联系分析。能清楚热氧化生长速率表达式和一般生长规律表达式是如何求得的,式中各项的物理意义。能应用氧化层厚度表达通式求取某热氧化生长中和热氧化生长后的氧化层厚度,能根据极限条件分析选用简化式。