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Center of MicroNanoTechnology CMi

Four CENTROTHERM
Tube 2-4 : Diffusion de dopants & Oxydation thermique humide

Table des matires

  1. Introduction
  2. Principe Physique
  3. Capacit de lquipement
  4. Restriction d'accs
  5. Caractristiques techniques
  6. Informations

Tube Diffusion
Tube de diffusion et d'oxydation thermique humide

I. Introduction Haut CMI

Le tube 2-4 est un tube atmosphrique ddi d'une part la diffusion de dopants aprs implantation et d'autre part l'oxydation humide de substrats en silicium, de couches de silicium amorphe ou de couches de polysilicium dopes ou non dopes.

La vitesse d'oxydation est beaucoup plus grande par voie humide que par voie sche. Par contre, la densit de charges fixes est plus importante dans un oxyde humide que dans un oxyde sec, ce qui rend l'oxyde humide inadquat comme oxyde de grille des transistors MOS (Metal Oxide Semiconductor).

Le tube et les nacelles sont en carbure de silicium (SiC), ce qui permet d'atteindre la température de 1250°C pour le tube 2-4 au lieu de 1050°C pour le tube 2-2. La vitesse d'oxydation  plus élevée permet d'obtenir des couches d'oxyde épaisses (de 2µm à 5µm) utilisées comme masque ou couche d'arrêt pour la gravure profonde du silicium.

II. Principe Physique Haut CMI

Diffusion :

L'implantation de dopants dans un semi-conducteur endommage le rseau d'atomes. Chaque ion implant entrane le dplacement de nombreux atomes. Les atomes dopant ne participent pas encore la structure lectronique du rseau de silicium et se comportent comme des piges pour les porteurs, ce qui rend leve la rsistivit du silicium.

L'tape de traitement thermique, appele diffusion, est ncessaire pour rparer le rseau cristallin et dplacer les atomes dopants vers des sites o ils deviennent actifs. Le silicium possde alors les proprits d'un semi-conducteur dop.

Oxydation thermique humide :

La croissance de l'oxyde de silicium à la surface du silicium mono-cristallin ou polysilicium est obtenue à haute température (typiquement entre 900°C et 1250°C) sous flux de vapeur d'eau. L'oxydation est dite humide (wet oxidation).

2-4_f1

En se basant sur les densités et masses moléculaires du Si et du SiO2 , il est possible de montrer que pour une croissance d'oxyde d'épaisseur d, une couche de silicium d'épaisseur 0,44d a été consommée.

La vitesse de croissance de l'oxyde est fonction de la température, du flux d'oxygène, de l'orientation cristalline et du dopage du silicium. De plus, la vitesse de croissance de l'oxyde n'est pas constante au cours du temps. De manière générale, il est possible de modéliser l'épaisseur de l'oxyde d, en fonction du temps t:

2-4_f2

avec A et B, deux constantes dpendant du substrat et des conditions d'oxydation, et tune constante reprsentant un dcalage temporel permettant de prendre en compte l'paisseur de l'oxyde natif.

Pour des paisseurs d'oxyde de plus de 200 , tpeut tre considr comme tant nul si les plaques de silicium ne sont recouvertes que d'un oxyde natif infrieur 20 . Dans ce cas la connaissance de deux couples de valeurs ( d , t ) permet de dterminer les constantes A et B.

III. Capacit de lquipement Haut CMI

IV. Restrictions d'accs Haut CMI

V. Caractristiques techniques Haut CMI

Temprature.

Gaz de procd.

2-4_schema
Schma de principe du tube d'oxydation thermique humide

VI. Informations Haut CMI

Bibliographie :