Oxidace v polovodičovém zpracování

Při výrobě polovodičů se v různých procesech podílí široká škála vysoce reaktivních chemikálií. Interakce těchto látek může vést k problémům, jako jsou zkraty, zejména když se dostanou do vzájemného kontaktu. Oxidační procesy hrají zásadní roli při předcházení takovým problémům tím, že na plátku vytvářejí ochrannou vrstvu, známou jako oxidová vrstva, která působí jako bariéra mezi různými chemikáliemi.

Jedním z primárních cílů oxidace je vytvoření vrstvy oxidu křemičitého (SiO2) na povrchu waferu. Tato vrstva SiO2, často označovaná jako skleněný film, je vysoce stabilní a odolná proti pronikání jiných chemikálií. Zabraňuje také toku elektrického proudu mezi obvody a zajišťuje správnou funkci polovodičového zařízení. Například v MOSFETech (tranzistory s kovem-oxid-polovodičové pole s efektem pole) jsou hradlo a proudový kanál izolovány tenkou vrstvou oxidu známého jako hradlový oxid. Tato oxidová vrstva je nezbytná pro řízení toku proudu bez přímého kontaktu mezi bránou a kanálem.

sekvence polovodičových procesů

Typy oxidačních procesů

Mokrá oxidace

Mokrá oxidace zahrnuje vystavení plátku vysokoteplotní páře (H2O). Tato metoda se vyznačuje vysokou rychlostí oxidace, takže je ideální pro aplikace, kde je vyžadována silnější vrstva oxidu v relativně krátkém čase. Přítomnost molekul vody umožňuje rychlejší oxidaci, protože H2O má menší molekulovou hmotnost než jiné plyny běžně používané v oxidačních procesech.

I když je mokrá oxidace rychlá, má svá omezení. Oxidová vrstva vytvořená mokrou oxidací má tendenci mít nižší stejnoměrnost a hustotu ve srovnání s jinými metodami. Kromě toho proces vytváří vedlejší produkty, jako je vodík (H2), které mohou někdy interferovat s následnými kroky v procesu výroby polovodičů. Navzdory těmto nevýhodám zůstává mokrá oxidace široce používanou metodou pro výrobu silnějších vrstev oxidu.

Suchá oxidace

Suchá oxidace využívá k vytvoření oxidové vrstvy vysokoteplotní kyslík (O2), často kombinovaný s dusíkem (N2). Rychlost oxidace v tomto procesu je pomalejší ve srovnání s oxidací za mokra kvůli vyšší molekulové hmotnosti O2 ve srovnání s H2O. Oxidová vrstva vytvořená suchou oxidací je však rovnoměrnější a hustší, díky čemuž je ideální pro aplikace, kde je vyžadována tenčí, ale kvalitnější oxidová vrstva.

Klíčovou výhodou suché oxidace je nepřítomnost vedlejších produktů, jako je vodík, což zajišťuje čistší proces, u kterého je méně pravděpodobné, že bude narušovat ostatní fáze výroby polovodičů. Tato metoda je vhodná zejména pro tenké oxidové vrstvy používané v zařízeních vyžadujících přesnou kontrolu nad tloušťkou a kvalitou oxidu, jako jsou hradlové oxidy pro MOSFETy.

Oxidace volnými radikály

Metoda oxidace volnými radikály využívá molekuly kyslíku (O2) a vodíku (H2) o vysoké teplotě k vytvoření vysoce reaktivního chemického prostředí. Tento proces funguje při nižší rychlosti oxidace, ale výsledná oxidová vrstva má výjimečnou rovnoměrnost a hustotu. Vysoká teplota zapojená do procesu vede k tvorbě volných radikálů – vysoce reaktivních chemických látek – které usnadňují oxidaci.

Jednou z hlavních výhod oxidace volnými radikály je její schopnost oxidovat nejen křemík, ale i další materiály, jako je nitrid křemíku (Si3N4), který se často používá jako další ochranná vrstva v polovodičových součástkách. Oxidace volnými radikály je také vysoce účinná při oxidaci (100) křemíkových plátků, které mají hustší atomové uspořádání ve srovnání s jinými typy křemíkových plátků.

Kombinace vysoké reaktivity a řízených oxidačních podmínek při oxidaci volnými radikály vede k oxidové vrstvě, která je lepší z hlediska stejnoměrnosti i hustoty. Díky tomu je vynikající volbou pro aplikace, které vyžadují vysoce spolehlivé a odolné oxidové vrstvy, zejména v pokročilých polovodičových součástkách.

---

Semicorex nabízí vysokou kvalituSiC dílypro difúzní procesy. Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com