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探索Deal-Grove模型：如何精確預測氧化層的成長時間？
在微製造領域，熱氧化是一種產生薄氧化層（通常是二氧化矽）於晶圓表面的方法。這項技術強制氧化劑在高溫下擴散至晶圓內並與之反應。氧化層的生長速率通常由Deal-Grove模型來預測。熱氧化可應用於多種材料，但大多數情況下涉及二氧化矽的氧化過程。
熱氧化的化學反應
熱氧化通常在800到1200°C之間進行，產生所謂的高溫氧化層（HTO）。
這個過程可以使用水蒸氣（通常是超高純度蒸汽）或分子氧作為氧化劑，因此其分別被稱為濕氧化或乾氧化。
反應過程可簡述為：
Si + 2H2O → SiO2 + 2H2(g)
或
Si + O2 → SiO2
Deal-Grove模型
根據廣泛使用的Deal-Grove模型，要在裸矽表面上以恆定溫度長出厚度為Xo的氧化層所需的時間τ為：
τ = (Xo^2 / B) + (Xo / (B / A))
其中常數A和B與反應和氧化層的性質相關。此模型已被進一步調整，以適應自限制的氧化過程。
氧化技術和設備
大多數熱氧化在800到1200°C的爐子中進行，單個爐子可以同時容納多片晶圓，並且會使用特殊設計的石英架（稱為「船」）來放置這些晶圓。歷史上，船從一側進入氧化腔，這種設計稱為「水平型」，並且使晶圓垂直放置。
但是，許多現代設計將晶圓以水平方式排列，並從下方裝入氧化腔，這樣的設計可以有效防止灰塵污染。
與傳統的水平爐不同，垂直爐的氣流設計可以大大減少氧化層生長的不均勻性問題。
氧化層的質量
在生長厚氧化層時，濕氧化比乾氧化更受青睞，因為其生長速率較快。然而，快速氧化會在矽界面留下更多的懸空鍵，這會導致電子的量子態，並導致電流沿界面洩漏。
因此，通常會以長時間的濕氧化輔以短時間的乾氧化來生長厚氧化層，這樣才能確保氧化層的質量。
其他注意事項
熱氧化可以在晶圓的選定區域上執行，而在其他區域被阻止。這一過程首先在飛利浦公司開發，被稱為局部氧化矽（LOCOS）過程。這樣可以有效阻擋氧氣和水蒸氣的擴散。
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熱氧化通常在800至1200°C的高溫下進行，這種氧化層被稱為高溫氧化層（HTO）。氧化劑可以是水蒸氣或分子氧，因此也可以稱之為濕氧化或乾氧