Úvod do tří typů oxidačních procesů

Oxidační proces označuje proces poskytování oxidantů (jako je kyslík, vodní pára) a tepelné energie na křemíkuoplatky, což způsobuje chemickou reakci mezi křemíkem a oxidanty za vzniku ochranného filmu oxidu křemičitého (SiO₂).

Tři typy oxidačních procesů

1. Suchá oxidace:

V procesu suché oxidace jsou destičky vystaveny vysokoteplotnímu prostředí obohacenému čistým O₂ pro oxidaci. Suchá oxidace probíhá pomalu, protože molekuly kyslíku jsou těžší než molekuly vody. Je však výhodný pro výrobu tenkých, vysoce kvalitních oxidových vrstev, protože tato pomalejší rychlost umožňuje přesnější kontrolu tloušťky filmu. Tento proces může vytvořit homogenní film Si02 s vysokou hustotou, aniž by produkoval nežádoucí vedlejší produkty, jako je vodík. Je vhodný pro výrobu tenkých oxidových vrstev v zařízeních, která vyžadují přesnou kontrolu nad tloušťkou a kvalitou oxidu, jako jsou MOSFET hradlové oxidy.

2. Mokrá oxidace:

Mokrá oxidace funguje tak, že se křemíkové plátky vystaví působení vodní páry o vysoké teplotě, která spustí chemickou reakci mezi křemíkem a párou za vzniku oxidu křemičitého (SiO₂). Tento proces produkuje oxidové vrstvy s nízkou rovnoměrností a hustotou a produkuje nežádoucí vedlejší produkty, jako je H2, které se typicky nepoužívají v procesu jádra. Je to proto, že rychlost růstu oxidového filmu je rychlejší, protože reaktivita vodní páry je vyšší než reaktivita čistého kyslíku. Proto se mokrá oxidace obvykle nepoužívá v hlavních procesech výroby polovodičů.

3. Radikální oxidace:  

V procesu radikálové oxidace se křemíkový plátek zahřeje na vysokou teplotu, při které se atomy kyslíku a molekuly vodíku spojí a vytvoří vysoce aktivní plyny s volnými radikály. Tyto plyny reagují s křemíkovým plátkem za vzniku filmu Si02.

Jeho nespornou výhodou je vysoká reaktivita: může vytvářet stejnoměrné filmy na těžko dostupných místech (např. zaoblené rohy) a na materiálech s nízkou reaktivitou (např. nitrid křemíku). Díky tomu se dobře hodí pro výrobu složitých struktur, jako jsou 3D polovodiče, které vyžadují vysoce jednotné, vysoce kvalitní oxidové filmy.