最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:氧沉淀(BMD)

氧析出物(BMD)是什麼

Oxygen Precipitate (BMD)

氧析出物(BMD)是 CZ 矽中過飽和的間隙氧經熱處理聚集而成的 SiOₓ 微小析出物。位於晶圓內部時可作為捕捉金屬雜質的吸雜位置,位於表面附近時則會造成漏電,因此會進行在表層形成無缺陷層(DZ)、只在內部形成 BMD 的熱處理。析出依低溫成核與高溫成長 2 個階段進行。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

氧析出物(BMD:Bulk Micro Defect)是指 CZ 矽中所含的間隙氧經熱處理聚集,凝結成 SiOₓ 微小析出物者。大小為數 nm~數百 nm,由於分布在晶圓內部(塊材),也稱為塊材微缺陷(BMD)。

間隙氧在摻入晶體時就已處於過飽和狀態,經熱處理後析出會持續進行。析出分為 2 個階段:在低溫(約 600~800℃)形成析出核,在高溫(1,000℃前後)使核成長,因此密度與大小會隨晶圓的熱歷程而大幅改變。

BMD 是視運用方式可能有益也可能有害的缺陷。若以適當密度存在於晶圓內部,可作為捕捉鐵、鎳、銅等金屬雜質的吸雜位置,保持元件區域潔淨(本質吸雜,intrinsic gettering)。另一方面,若 BMD 位於製作元件的表面附近,則會造成接面漏電或閘極絕緣膜不良。

因此,會進行一種熱處理:從表面到一定深度形成沒有析出物的無缺陷層(潔淨區,denuded zone,DZ),只在其下方的內部形成 BMD。先以高溫使表面附近的氧向外擴散,再以低溫成核、高溫成長的「高溫-低溫-高溫」製程是傳統方法;以快速熱處理在晶圓內建立空位分布、藉此控制析出發生位置的方法也已實用化。

析出物也會影響機械性質。適量的析出物可阻止差排移動、抑制滑移,但若成長過大,會在周圍產生差排或疊差,反而降低晶圓強度或增加翹曲。先進製程中整體製程的熱預算減少,在僅靠元件製程的熱無法充分析出的前提下,於晶圓端設計析出的重要性日益提高。

氧析出物(BMD)的常見問題

BMD 是什麼的縮寫?
是 Bulk Micro Defect(塊材微缺陷)的縮寫。意指位於晶圓內部(塊材)的微小缺陷,在矽晶圓的脈絡中,主要作為氧析出物及其周圍產生的差排、疊差的總稱。以單位體積的個數(密度)作為吸雜能力的指標加以管理。
潔淨區(DZ)是什麼?
是指從晶圓表面到一定深度、沒有氧析出物的層。目的是讓製作元件的表面附近保持無缺陷,同時在其下方配置用於吸雜的 BMD。形成方式包括以高溫熱處理使表面附近的氧向外擴散、使其不發生析出,或以快速熱處理控制空位分布。
為什麼氧析出物能捕捉金屬雜質?
因為析出物及其周圍的應變區域,對金屬原子而言是能量上穩定的位置。在高溫下溶入的鐵、鎳、銅等金屬,在晶圓冷卻後會變成過飽和,聚集到容易析出的位置。若內部有 BMD,金屬便會被固定在該處,不易殘留在表面的元件區域。

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