Κύριοι τύποι θερμικής οξείδωσης

Στην κατασκευή συσκευών ημιαγωγών υψηλού επιπέδου, τα φιλμ SiO2 σχηματίζονται τυπικά μέσω διεργασιών οξείδωσης για την επεξεργασία της επιφάνειας του υποστρώματος και οι κοινές εφαρμογές τους περιλαμβάνουν στρώματα φραγμού ρύπανσης, επιφανειακά μονωτικά στρώματα, στρώματα οξειδίου πύλης, οξείδια πεδίου και οξείδια θυσίας. Καθώς οι διεργασίες πυρήνα στην κατασκευή πλακιδίων, με βάση την ατμόσφαιρα οξείδωσης, η θερμική οξείδωση ταξινομείται σε ξηρή οξείδωση, οξείδωση υγρού οξυγόνου και οξείδωση με ατμό.

Ξηρά Οξείδωση

Η ξηρή οξείδωση πραγματοποιείται με την εισαγωγή καθαρού και ξηρού οξυγόνου στον θάλαμο αντίδρασης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα μόρια οξυγόνου αντιδρούν με άτομα πυριτίου στην επιφάνεια του πλακιδίου για να σχηματίσουν ένα αρχικό στρώμα SiO2, εμποδίζοντας την άμεση επαφή μεταξύ των μορίων του οξυγόνου και της επιφάνειας του πυριτίου. Στην επακόλουθη διαδικασία οξείδωσης, τα μόρια οξυγόνου πρέπει να διαχέονται μέσω της υπάρχουσας στιβάδας SiO2 για να φτάσουν στη διεπιφάνεια Si/SiO2 για περαιτέρω αντίδραση. Για το λόγο αυτό, η διεπιφάνεια Si/SiO2 αλλάζει διαρκώς, γεγονός που οδηγεί σε ατελές SiO2 μεταξύ του τελικού στρώματος οξειδίου και του υποστρώματος, οδηγώντας περαιτέρω στον σχηματισμό καταστάσεων διεπαφής. Το στρώμα SiO2 που σχηματίζεται από ξηρή οξείδωση διαθέτει πυκνή δομή, ανώτερη ομοιομορφία και εξαιρετική επαναληψιμότητα της διαδικασίας. Συνδέονται σταθερά με μη πολικό φωτοανθεκτικό, αποτρέπουν το ξεφλούδισμα του φωτοανθεκτικού και εξασφαλίζουν εξαιρετική ανάλυση λιθογραφίας, καθιστώντας τα την καλύτερη επιλογή για στρώματα οξειδίου που έρχονται σε επαφή με το φωτοανθεκτικό.

Η οξείδωση με πρόσμιξη χλωρίου είναι μια παραλλαγή της ξηρής οξείδωσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, μια μικρή ποσότητα αέριων ενώσεων που περιέχουν χλώριο όπως αέριο χλώριο, υδροχλώριο, τριχλωροαιθυλένιο ή τριχλωροαιθάνιο προστίθενται στο ξηρό οξυγόνο. Το χλώριο ενσωματώνεται στο στρώμα οξειδίου και συσσωρεύεται κοντά στη διεπιφάνεια SiO2/Si. Παγιδεύει κινητά ιόντα (π.χ. ιόντα νατρίου) και τα απενεργοποιεί. Εν τω μεταξύ, το χλώριο σχηματίζει σύμπλοκα Cl-Si-O στη διεπιφάνεια, τα οποία εξουδετερώνουν τα φορτία διεπαφής και γεμίζουν τις κενές θέσεις οξυγόνου. Αυτό μειώνει την πυκνότητα κατάστασης διεπαφής και ελαχιστοποιεί τα ελαττώματα εντός του φιλμ SiO2. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το χλώριο αντιδρά με ακαθαρσίες που συσσωρεύονται σε μακροχρόνια χρησιμοποιούμενους κλιβάνους οξείδωσης για να σχηματίσει πτητικές ενώσεις που εξαντλούνται έξω από τον θάλαμο. Η οξείδωση με πρόσμιξη χλωρίου μειώνει έτσι τις ακαθαρσίες στο πυρίτιο, μειώνει τα κέντρα ανασυνδυασμού και αυξάνει τη διάρκεια ζωής του μειοψηφικού φορέα.

Οξείδωση με ατμό

Η οξείδωση με ατμό χρησιμοποιεί υδρατμούς μέσα στο θάλαμο αντίδρασης. Οι υδρατμοί παράγονται από απιονισμένο νερό υψηλής καθαρότητας ή από την αντίδραση καύσης υδρογόνου και αερίου οξυγόνου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, οι υδρατμοί αντιδρούν με το πυρίτιο στην επιφάνεια του πλακιδίου για να σχηματίσουν το αρχικό στρώμα SiO2. Τα μόρια του νερού αντιδρούν πρώτα με την επιφάνεια SiO2 για να σχηματίσουν ομάδες σιλανόλης (Si-OH). Αυτές οι ομάδες διαχέονται μέσω του στρώματος οξειδίου στη διεπιφάνεια SiO2/Si και συνεχίζουν να αντιδρούν με άτομα πυριτίου. Το μεγαλύτερο μέρος του παραγόμενου υδρογόνου διαφεύγει από τη διεπιφάνεια, ενώ ένα μέρος συνδυάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει ομάδες υδροξυλίου (-ΟΗ).

Το φιλμ SiO2 που παράγεται με οξείδωση με ατμό έχει μια δομή σιλανόλης με μη γεφυρωμένα άτομα οξυγόνου, όπου κάθε άτομο οξυγόνου συνδέεται με ένα μόνο άτομο πυριτίου. Τέτοιες μεμβράνες οξειδίου είναι λιγότερο πυκνές και έχουν κακή επαναληψιμότητα διεργασίας. Οι ομάδες υδροξυλίου απορροφούν εύκολα την υγρασία και καθιστούν το φιλμ πολικό, οδηγώντας σε κακή πρόσφυση με μη πολικό φωτοανθεκτικό και συχνή ανύψωση φωτοανθεκτικού. Λόγω της χαλαρής δομής του, η οξείδωση με ατμό προχωρά πολύ πιο γρήγορα από την ξηρή οξείδωση.

Οξείδωση υγρού οξυγόνου

Για την υγρή οξείδωση οξυγόνου, το αέριο οξυγόνο διέρχεται μέσω θερμαινόμενου απιονισμένου νερού υψηλής καθαρότητας πριν εισέλθει στον θάλαμο αντίδρασης, έτσι ώστε το οξυγόνο να μεταφέρει μια ορισμένη συγκέντρωση υδρατμών. Η περιεκτικότητα σε υδρατμούς καθορίζεται από τη θερμοκρασία και τον ρυθμό ροής αερίου. Αυτή η διαδικασία συνδυάζει τα χαρακτηριστικά της ξηρής οξείδωσης και της οξείδωσης με ατμό. Ο ρυθμός οξείδωσής του είναι υψηλότερος από την ξηρή οξείδωση αλλά χαμηλότερος από την οξείδωση με ατμό. Όσον αφορά την ποιότητα του φιλμ, η οξείδωση υγρού οξυγόνου είναι κατώτερη από την ξηρή οξείδωση αλλά ανώτερη από την οξείδωση με ατμό.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότητασκάφη χαλαζίακαισωλήνες χαλαζίαγια διεργασίες θερμικής οξείδωσης. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com