Η εισαγωγή σε τρεις τύπους διαδικασιών οξείδωσης

Η διαδικασία οξείδωσης αναφέρεται στη διαδικασία παροχής οξειδωτικών (όπως οξυγόνο, υδρατμοί) και θερμικής ενέργειας στο πυρίτιογκοφρέτες, προκαλώντας μια χημική αντίδραση μεταξύ του πυριτίου και των οξειδωτικών για να σχηματιστεί μια προστατευτική μεμβράνη διοξειδίου του πυριτίου (SiO2).

Τρεις τύποι διεργασιών οξείδωσης

3. Ριζική οξείδωση:  

Στη διαδικασία ξηρής οξείδωσης, οι γκοφρέτες υποβάλλονται σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας εμπλουτισμένο με καθαρό O2 για οξείδωση. Η ξηρή οξείδωση προχωρά αργά επειδή τα μόρια οξυγόνου είναι βαρύτερα από τα μόρια του νερού. Ωστόσο, είναι πλεονεκτικό για την παραγωγή λεπτών, υψηλής ποιότητας στρωμάτων οξειδίου, επειδή αυτός ο πιο αργός ρυθμός επιτρέπει πιο ακριβή έλεγχο του πάχους του φιλμ. Αυτή η διαδικασία μπορεί να παράγει ένα ομοιογενές φιλμ SiO2 υψηλής πυκνότητας χωρίς να παράγει ανεπιθύμητα παραπροϊόντα όπως το υδρογόνο. Είναι κατάλληλο για την παραγωγή λεπτών στρωμάτων οξειδίου σε συσκευές που απαιτούν ακριβή έλεγχο του πάχους και της ποιότητας του οξειδίου, όπως τα οξείδια πύλης MOSFET.

2. Υγρή οξείδωση:

Η υγρή οξείδωση λειτουργεί εκθέτοντας πλακίδια πυριτίου σε υδρατμούς υψηλής θερμοκρασίας, ο οποίος προκαλεί μια χημική αντίδραση μεταξύ του πυριτίου και του ατμού για να σχηματιστεί διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Αυτή η διαδικασία παράγει στρώματα οξειδίου με χαμηλή ομοιομορφία και πυκνότητα και παράγει ανεπιθύμητα παραπροϊόντα όπως Η2, τα οποία τυπικά δεν χρησιμοποιούνται στη διεργασία πυρήνα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ρυθμός ανάπτυξης του φιλμ οξειδίου είναι ταχύτερος επειδή η αντιδραστικότητα των υδρατμών είναι υψηλότερη από αυτή του καθαρού οξυγόνου. Επομένως, η υγρή οξείδωση συνήθως δεν χρησιμοποιείται στις βασικές διεργασίες της κατασκευής ημιαγωγών.

3. Ριζική οξείδωση:  

Στη διαδικασία οξείδωσης ριζών, η γκοφρέτα πυριτίου θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, οπότε τα άτομα οξυγόνου και τα μόρια υδρογόνου συνδυάζονται για να σχηματίσουν εξαιρετικά ενεργά αέρια ελεύθερων ριζών. Αυτά τα αέρια αντιδρούν με τη γκοφρέτα πυριτίου για να σχηματίσουν ένα φιλμ SiO2.

Το χαρακτηριστικό του πλεονέκτημα είναι η υψηλή αντιδραστικότητα: μπορεί να σχηματίσει ομοιόμορφα φιλμ σε δυσπρόσιτες περιοχές (π.χ. στρογγυλεμένες γωνίες) και σε υλικά χαμηλής αντιδραστικότητας (π.χ. νιτρίδιο του πυριτίου). Αυτό το καθιστά κατάλληλο για την κατασκευή πολύπλοκων δομών όπως τρισδιάστατοι ημιαγωγοί που απαιτούν εξαιρετικά ομοιόμορφα φιλμ οξειδίου υψηλής ποιότητας.