《SIMOX工艺简介》PPT课件

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1、SIMOX工艺简介杨健9月5日概述1什么是SOI?SOI(SiliconOnInsulator),又称绝缘层上硅。一种新型结构的硅材料通过在体硅中加入一层绝缘层，而具有一些特殊的性质。被称为有望替代体硅成为新一代的集成电路衬底材料。体硅SOI绝缘层（埋氧层）SIMOXBondingSmart-cut顶硅层衬底SIMOX2.1SIMOX工艺流程：SIMOX(SeparatebyIMplantOxygen),又称注氧隔离技术。此方法有两个关键步骤：离子注入和退火。在注入过程中，氧离子被注入圆片里，与硅发生反应形成二氧化硅沉淀物。然而注入对圆

2、片造成相当大的损坏，而二氧化硅沉淀物的均匀性也不好。随后进行的高温退火能帮助修复圆片损坏层并使二氧化硅沉淀物的均匀性保持一致。这时圆片的质量得以恢复而二氧化硅沉淀物所形成的埋层具有良好的绝缘性。SisubstrateO+离子注入SOI材料高温退火SIMOX2.2SIMOX机理：形核长大熟化联合标准工艺参数SIMOX2.3过程参数影响注入剂量：控制埋氧层的厚度，提高注入剂量，埋氧层增加同时顶硅层厚度减小。注入能量：控制离子注入的射程，从而影响顶层硅厚度。另外研究表明，注入能量越高注入粒子分散程度越大，形成连续埋氧层所需剂量也越高。退火温度

3、：高温退火消除注入缺陷，消融顶层硅中氧沉淀，促使埋层形成。退火气氛：惰性气氛通常加入少量氧，增加氧分压防止由于形成SiO而导致的表面缺失。硅片温度：影响注入过程缺陷形成，低温容易导致顶层硅的非晶化。SIMOX2.3过程参数影响注入剂量：控制埋氧层的厚度，提高注入剂量，埋氧层增加同时顶硅层厚度减小。0.225x1018cm-20.45x1018cm-20.675x1018cm-21.125x1018cm-21.135x1018cm-20.9x1018cm-21.575x1018cm-21.8x1018cm-2200keV/1325℃(16

4、h)SIMOX2.3过程参数影响注入能量：控制离子注入的射程，从而影响顶层硅厚度。另外研究表明，注入能量越高注入粒子分散程度越大，形成连续埋氧层所需剂量也越高。160keV130keV100keV4.5x1017cm-21300℃/5hSIMOX2.3过程参数影响退火温度：高温退火消除注入缺陷，消融顶层硅中氧沉淀，促使埋层形成。未退火1350℃1300℃1200℃SIMOX2.3过程参数影响退火气氛：惰性气氛通常加入少量氧，增加氧分压防止由于形成SiO而导致的表面缺失埋氧层顶硅层埋氧层顶硅层纯ArAr+60%O2高温（650℃）130k

5、eV/9x1017cm-2+低温（30℃）130keV/1015cm-2+1300℃/5hSIMOX2.3过程参数影响硅片温度：影响注入过程缺陷形成，低温容易导致顶层硅的非晶化。SIMOX2.4改进SIMOX材料质量的途径选择合理靶片温度与退火温度研究结果表明当注入温度低于500℃时，材料缺陷密度较高要获得较高质量的材料，通常靶片温度选择在600~700℃可以获得较高质量的顶层硅膜。只有当退火温度高于1250℃时才能将顶层硅中的氧沉淀消融，并降低缺陷。通常退火温度在1300℃，时间为5~6小时。多重注入和退火高剂量离子注入会将缺陷和应力

6、引入顶部硅层，实验表明把常规的一次注入和退火（如200keV/1.8x1018cm-2,1300℃+5h退火）变为三次注入和退火（200keV/0.6x1018cm-2,1300℃+5h退火，反复三次）可明显降低顶层硅缺陷。SIMOX产品工艺条件1、HD工艺条件：一次注入能量190keV角度200剂量8.5E+17温度520℃二次注入能量190keV角度20剂量8.5E+17温度520℃2、XYZ工艺条件：一次注入能量190keV角度200剂量3.4E+17温度365℃二次注入能量180keV角度20°剂量4E+15温度室温3、AD工艺

7、条件：一次注入能量165keV角度20剂量3.9E+17温度520℃二次注入能量190keV角度200剂量3.1E+17温度520℃SIMOX产品膜厚差异HDHD产品膜厚有三层：分别为顶层硅（SOI）中间氧化层（BOX层）和衬底.SOI厚度2000+-50Arange<100ABOX厚度3750+-50Arange<100AXYZXYZ产品膜厚有四层：分别为顶层氧化层、顶层硅（SOI）中间氧化层（BOX）和衬底。顶层养护层厚度4400+-50ARange<100ASOI厚度1950+-50ABOX厚度1200+-50range<100A

8、DAD产品膜厚分为三层：顶层硅（SOI）中间氧化层（BOX）和衬底。SOI厚度1900+-50range<100BOX厚度1550+-50range<100SIMOX产品工艺原理1、HD工艺原理：两次注入一