Διαδικασία οξείδωσης

Το πιο βασικό στάδιο όλων των διεργασιών είναι η διαδικασία της οξείδωσης. Η διαδικασία οξείδωσης είναι η τοποθέτηση της γκοφρέτας πυριτίου σε μια ατμόσφαιρα οξειδωτικών όπως οξυγόνο ή υδρατμοί για θερμική επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας (800~1200℃) και εμφανίζεται μια χημική αντίδραση στην επιφάνεια της γκοφρέτας πυριτίου για να σχηματιστεί μια μεμβράνη οξειδίου (φιλμ SiO2).

Το φιλμ SiO2 χρησιμοποιείται ευρέως σε διαδικασίες παραγωγής ημιαγωγών λόγω της υψηλής σκληρότητας, του υψηλού σημείου τήξης, της καλής χημικής σταθερότητας, της καλής μόνωσης, του μικρού συντελεστή θερμικής διαστολής και της σκοπιμότητας της διαδικασίας.

Ο ρόλος του οξειδίου του πυριτίου:

1. Προστασία και απομόνωση συσκευής, παθητικοποίηση επιφανειών. Το SiO2 έχει τα χαρακτηριστικά της σκληρότητας και της καλής πυκνότητας, τα οποία μπορούν να προστατεύσουν τη γκοφρέτα πυριτίου από γρατσουνιές και ζημιές κατά τη διαδικασία κατασκευής.

2. Διηλεκτρικό οξείδιο πύλης. Το SiO2 έχει υψηλή διηλεκτρική αντοχή και υψηλή ειδική αντίσταση, καλή σταθερότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διηλεκτρικό υλικό για τη δομή οξειδίου πύλης της τεχνολογίας MOS.

3. Φράγμα ντόπινγκ. Το SiO2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στρώμα φραγμού μάσκας σε διαδικασίες διάχυσης, εμφύτευσης ιόντων και χάραξης.

4. Στρώμα οξειδίου του μαξιλαριού. Μειώστε την πίεση μεταξύ νιτριδίου του πυριτίου και πυριτίου.

5. Ρυθμιστικό στρώμα έγχυσης. Μειώστε τη βλάβη της εμφύτευσης ιόντων και το αποτέλεσμα διοχέτευσης.

6. Ενδιάμεσο διηλεκτρικό. Χρησιμοποιείται για μόνωση μεταξύ αγώγιμων μεταλλικών στρωμάτων (που παράγονται με τη μέθοδο CVD)

Ταξινόμηση και αρχή της θερμικής οξείδωσης:

Σύμφωνα με το αέριο που χρησιμοποιείται στην αντίδραση οξείδωσης, η θερμική οξείδωση μπορεί να χωριστεί σε ξηρή και υγρή οξείδωση.

Οξείδωση ξηρού οξυγόνου: Si+O2-->SiO2

Οξείδωση υγρού οξυγόνου: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Οξείδωση υδρατμών (υγρό οξυγόνο): Si + H2O -->SiO2 + H2

Η ξηρή οξείδωση χρησιμοποιεί μόνο καθαρό οξυγόνο (O2), επομένως ο ρυθμός ανάπτυξης του φιλμ οξειδίου είναι αργός. Χρησιμοποιείται κυρίως για το σχηματισμό λεπτών μεμβρανών και μπορεί να σχηματίσει οξείδια με καλή αγωγιμότητα. Η υγρή οξείδωση χρησιμοποιεί τόσο οξυγόνο (O2) όσο και πολύ διαλυτούς υδρατμούς (H2O). Επομένως, το φιλμ οξειδίου αναπτύσσεται γρήγορα και σχηματίζει ένα παχύτερο φιλμ. Ωστόσο, σε σύγκριση με την ξηρή οξείδωση, η πυκνότητα του στρώματος οξειδίου που σχηματίζεται από την υγρή οξείδωση είναι χαμηλή. Γενικά, στην ίδια θερμοκρασία και χρόνο, το φιλμ οξειδίου που λαμβάνεται με υγρή οξείδωση είναι περίπου 5 έως 10 φορές παχύτερο από το φιλμ οξειδίου που λαμβάνεται με ξηρή οξείδωση.