专题-5: Unit Process–Diffusion(扩散) （转）

很久没有讲制造了，今天继续吧。发现我这个人老没逻辑了，想起一出是一出，大家多多包涵或给我建议。

今天的主题是扩散(diffusion)，也有说炉管的，因为这个process都是要用到炉管的(那时候开玩笑说我是烧炉子的，就是干这个的。我刚毕业做过几个月这个，因为没有燃烧柜，直接H2+O2进管子，看着湿氧点火的火苗从管口喷出来很激动)。这里面分两块一个是氧化(oxidation)一个是推阱/激活，后者单纯就是给热过程(Thermal budget)让掺杂原子激活或者推到指定的深度。当然还有一个合金(Alloy)。

先讲氧化吧，这是扩散最基本的，也算是精髓了吧。flow里面用到的多的去了，比如initial oxide，Pad oxide, Field ox, sac ox, gate ox, poly ox, 等等。还有我们必须要记住的最基本的每1um的oxide需要消耗0.44um的Si。这个东西在算final step high(高度差)很有用。

氧化的理论模型就是公式迪尔格罗夫(Deal-Grove)模型，氧化过程主要分两个步骤，第一步氧元素(Oxygen)穿透Oxide进入到Oxide-Si界面，第二部才是氧元素与断裂的Si键在高温下结合生成SiO2。所以高温的作用有两个一个是让氧元素扩散进入界面，第二个作用是提供Si与O反应的能量。

一般氧化分为干氧(Dry OX)和湿氧(Wet OX)两种，顾名思义Dry OX肯定就是Si+O2-->SiO2，自然湿氧(Wet OX)就是Si+H2O-->SiO2+H2。干氧的速度比较慢，但结构比较完整几乎都是一个硅配四个氧，每个氧配两个硅的正四面体结构，结构比较致密。但是湿氧结构比较疏松，所以H2O的氧化剂比较容易扩散进去，所以氧化速率比较快。但是在C018以下的制程比较care interface悬挂键，所以又必须要用Wet OX里面的H键补充interface。

值得一提的是湿氧不是用水汽的哦，以前我们三寸的时候用N2作为carrier gas把水汽带进炉管进行反应，但是那是不干净的。所以后来改良成外面H2和O2通到燃烧柜(touch)里面烧好成水汽后进入炉管反应，但是H2和O2比例不得超过1.8(爆炸极限)，否则会爆炸，不过不用怕，都是有interlock的，你想超过它会罢工的。我以前刚开始工作曾经自己直接用H2和O2在炉管里燃烧，火苗都窜出来了，很吓人。那时候我和万力一起烧炉子，他负责后面点火，我负责前面看火苗着了没有。想想这小子太阴险了。