Οξείδωση στην Επεξεργασία Ημιαγωγών

Στην κατασκευή ημιαγωγών, ένα ευρύ φάσμα χημικών ουσιών υψηλής αντίδρασης εμπλέκονται σε διάφορες διαδικασίες. Η αλληλεπίδραση αυτών των ουσιών μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως βραχυκυκλώματα, ειδικά όταν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Οι διεργασίες οξείδωσης διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην πρόληψη τέτοιων προβλημάτων δημιουργώντας ένα προστατευτικό στρώμα στη γκοφρέτα, γνωστό ως στρώμα οξειδίου, το οποίο λειτουργεί ως φράγμα μεταξύ διαφορετικών χημικών ουσιών.

Ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της οξείδωσης είναι να σχηματιστεί ένα στρώμα διοξειδίου του πυριτίου (SiO2) στην επιφάνεια της γκοφρέτας. Αυτό το στρώμα SiO2, που συχνά αναφέρεται ως γυάλινη μεμβράνη, είναι εξαιρετικά σταθερό και ανθεκτικό στη διείσδυση από άλλες χημικές ουσίες. Αποτρέπει επίσης τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ των κυκλωμάτων, διασφαλίζοντας τη σωστή λειτουργία της συσκευής ημιαγωγών. Για παράδειγμα, στα MOSFET (τρανζίστορ πεδίου δράσης μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού), η πύλη και το κανάλι ρεύματος απομονώνονται από ένα λεπτό στρώμα οξειδίου γνωστό ως οξείδιο πύλης. Αυτό το στρώμα οξειδίου είναι απαραίτητο για τον έλεγχο της ροής του ρεύματος χωρίς άμεση επαφή μεταξύ της πύλης και του καναλιού.

ακολουθία διεργασιών ημιαγωγών

Τύποι διεργασιών οξείδωσης

Υγρή Οξείδωση

Η υγρή οξείδωση περιλαμβάνει την έκθεση της γκοφρέτας σε ατμό υψηλής θερμοκρασίας (H2O). Αυτή η μέθοδος χαρακτηρίζεται από τον γρήγορο ρυθμό οξείδωσης, καθιστώντας την ιδανική για εφαρμογές όπου απαιτείται παχύτερο στρώμα οξειδίου σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Η παρουσία μορίων νερού επιτρέπει ταχύτερη οξείδωση καθώς το H2O έχει μικρότερη μοριακή μάζα από άλλα αέρια που χρησιμοποιούνται συνήθως σε διαδικασίες οξείδωσης.

Ωστόσο, ενώ η υγρή οξείδωση είναι γρήγορη, έχει τους περιορισμούς της. Το στρώμα οξειδίου που παράγεται με υγρή οξείδωση τείνει να έχει χαμηλότερη ομοιομορφία και πυκνότητα σε σύγκριση με άλλες μεθόδους. Επιπλέον, η διαδικασία παράγει παραπροϊόντα όπως το υδρογόνο (H2), το οποίο μερικές φορές μπορεί να επηρεάσει τα επόμενα στάδια της διαδικασίας κατασκευής ημιαγωγών. Παρά αυτά τα μειονεκτήματα, η υγρή οξείδωση παραμένει μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την παραγωγή παχύτερων στρωμάτων οξειδίου.

Ξηρά Οξείδωση

Η ξηρή οξείδωση χρησιμοποιεί οξυγόνο υψηλής θερμοκρασίας (O2), συχνά σε συνδυασμό με άζωτο (N2), για να σχηματίσει το στρώμα οξειδίου. Ο ρυθμός οξείδωσης σε αυτή τη διαδικασία είναι πιο αργός σε σύγκριση με την υγρή οξείδωση λόγω της υψηλότερης μοριακής μάζας του O2 σε σύγκριση με το H2O. Ωστόσο, το στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται από ξηρή οξείδωση είναι πιο ομοιόμορφο και πιο πυκνό, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές όπου απαιτείται ένα λεπτότερο αλλά υψηλότερης ποιότητας στρώμα οξειδίου.

Ένα βασικό πλεονέκτημα της ξηρής οξείδωσης είναι η απουσία παραπροϊόντων όπως το υδρογόνο, διασφαλίζοντας μια καθαρότερη διαδικασία που είναι λιγότερο πιθανό να επηρεάσει άλλα στάδια της κατασκευής ημιαγωγών. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για λεπτά στρώματα οξειδίου που χρησιμοποιούνται σε συσκευές που απαιτούν ακριβή έλεγχο του πάχους και της ποιότητας του οξειδίου, όπως σε οξείδια πύλης για MOSFET.

Οξείδωση ελεύθερων ριζών

Η μέθοδος οξείδωσης με ελεύθερες ρίζες χρησιμοποιεί μόρια οξυγόνου (O2) και υδρογόνου (H2) υψηλής θερμοκρασίας για να δημιουργήσει ένα εξαιρετικά αντιδραστικό χημικό περιβάλλον. Αυτή η διαδικασία λειτουργεί με πιο αργό ρυθμό οξείδωσης, αλλά το στρώμα οξειδίου που προκύπτει έχει εξαιρετική ομοιομορφία και πυκνότητα. Η υψηλή θερμοκρασία που εμπλέκεται στη διαδικασία οδηγεί στο σχηματισμό ελεύθερων ριζών —υψηλά αντιδρώντων χημικών ειδών— που διευκολύνουν την οξείδωση.

Ένα από τα κύρια οφέλη της οξείδωσης με ελεύθερες ρίζες είναι η ικανότητά της να οξειδώνει όχι μόνο το πυρίτιο αλλά και άλλα υλικά όπως το νιτρίδιο του πυριτίου (Si3N4), το οποίο χρησιμοποιείται συχνά ως πρόσθετο προστατευτικό στρώμα σε συσκευές ημιαγωγών. Η οξείδωση με ελεύθερες ρίζες είναι επίσης εξαιρετικά αποτελεσματική στην οξείδωση (100) πλακών πυριτίου, οι οποίες έχουν πιο πυκνή ατομική διάταξη σε σύγκριση με άλλους τύπους πλακών πυριτίου.

Ο συνδυασμός συνθηκών υψηλής αντιδραστικότητας και ελεγχόμενης οξείδωσης στην οξείδωση με ελεύθερες ρίζες έχει ως αποτέλεσμα ένα στρώμα οξειδίου που είναι ανώτερο τόσο από άποψη ομοιομορφίας όσο και από άποψη πυκνότητας. Αυτό το καθιστά εξαιρετική επιλογή για εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετικά αξιόπιστα και ανθεκτικά στρώματα οξειδίου, ιδιαίτερα σε προηγμένες συσκευές ημιαγωγών.

---

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότηταΜέρη SiCγια διαδικασίες διάχυσης. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com