Oxidační proces

Nejzákladnějším stupněm všech procesů je proces oxidace. Proces oxidace spočívá v umístění křemíkového plátku do atmosféry oxidantů, jako je kyslík nebo vodní pára pro vysokoteplotní tepelné zpracování (800 ~ 1200 ℃), a na povrchu křemíkového plátku dochází k chemické reakci za vytvoření oxidového filmu. (SiO2 film).

SiO2 film je široce používán v procesech výroby polovodičů kvůli jeho vysoké tvrdosti, vysokému bodu tání, dobré chemické stabilitě, dobré izolaci, malému koeficientu tepelné roztažnosti a proveditelnosti procesu.

Role oxidu křemičitého:

1. Ochrana a izolace zařízení, pasivace povrchu. SiO2 má vlastnosti tvrdosti a dobré hustoty, které mohou chránit křemíkový plátek před poškrábáním a poškozením během výrobního procesu.

2. Hradlové oxidové dielektrikum. SiO2 má vysokou dielektrickou pevnost a vysoký měrný odpor, dobrou stabilitu a může být použit jako dielektrický materiál pro hradlovou oxidovou strukturu technologie MOS.

3. Dopingová bariéra. Si02 lze použít jako bariérovou vrstvu masky v procesech difúze, iontové implantace a leptání.

4. Vrstva oxidu padu. Snižte napětí mezi nitridem křemíku a křemíkem.

5. Vrstva vstřikovacího pufru. Snižte poškození implantací iontů a efekt channelingu.

6. Mezivrstvové dielektrikum. Používá se pro izolaci mezi vodivými kovovými vrstvami (generováno metodou CVD)

Klasifikace a princip tepelné oxidace:

Podle plynu použitého při oxidační reakci lze tepelnou oxidaci rozdělit na suchou oxidaci a mokrou oxidaci.

Oxidace suchým kyslíkem: Si+O2-->SiO2

Mokrá oxidace kyslíku: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oxidace vodní párou (mokrý kyslík): Si + H2O -->SiO2 + H2

Suchá oxidace využívá pouze čistý kyslík (O2), takže rychlost růstu oxidového filmu je pomalá. Používá se hlavně k tvorbě tenkých filmů a může tvořit oxidy s dobrou vodivostí. Mokrá oxidace využívá jak kyslík (O2), tak vysoce rozpustnou vodní páru (H2O). Oxidový film proto rychle roste a tvoří silnější film. Ve srovnání se suchou oxidací je však hustota oxidové vrstvy vytvořené mokrou oxidací nízká. Obecně platí, že při stejné teplotě a době je oxidový film získaný mokrou oxidací asi 5 až 10krát silnější než oxidový film získaný suchou oxidací.