Hlavní typy tepelné oxidace

Při výrobě špičkových polovodičových součástek se SiO₂ filmy typicky vytvářejí oxidačními procesy pro povrchovou úpravu substrátu a jejich běžné aplikace zahrnují bariérové ​​vrstvy dopantů, povrchové izolační vrstvy, hradlové oxidové vrstvy, polní oxidy a obětované oxidy. Jako hlavní procesy při výrobě plátků, založené na oxidační atmosféře, se tepelná oxidace dělí na suchou oxidaci, mokrou kyslíkovou oxidaci a parní oxidaci.

Suchá oxidace

Suchá oxidace se provádí zavedením čistého a suchého kyslíku do reakční komory. Při vysokých teplotách molekuly kyslíku reagují s atomy křemíku na povrchu plátku za vzniku počáteční vrstvy SiO₂, která blokuje přímý kontakt mezi molekulami kyslíku a povrchem křemíku. V následném oxidačním procesu musí molekuly kyslíku difundovat přes existující vrstvu Si02, aby dosáhly rozhraní Si/Si02 pro další reakci. Z tohoto důvodu se rozhraní Si/SiO₂ neustále mění, což vede k neúplnému SiOₓ mezi finální vrstvou oxidu a substrátem, což dále vede ke vzniku stavů rozhraní. Vrstva SiO₂ vytvořená suchou oxidací se vyznačuje hustou strukturou, vynikající rovnoměrností a vynikající opakovatelností procesu. Pevně ​​se spojují s nepolárním fotorezistem, zabraňují odlupování fotorezistu a zajišťují skvělé litografické rozlišení, díky čemuž jsou nejlepší volbou pro oxidové vrstvy v kontaktu s fotorezistem.

Chlorem dopovaná oxidace je variantou suché oxidace. Během procesu se do suchého kyslíku přidává malé množství plynných sloučenin obsahujících chlor, jako je plynný chlor, chlorovodík, trichlorethylen nebo trichlorethan. Chlór se zabudovává do vrstvy oxidu a hromadí se v blízkosti rozhraní SiO₂/Si. Zachycuje mobilní ionty (např. ionty sodíku) a deaktivuje je. Mezitím chlor tvoří na rozhraní komplexy Cl-Si-O, které neutralizují náboje rozhraní a zaplňují volná kyslíková místa. To snižuje hustotu stavu rozhraní a minimalizuje defekty ve filmu Si02. Při vysokých teplotách reaguje chlor s nečistotami nahromaděnými v dlouhodobě používaných oxidačních pecích za vzniku těkavých sloučenin, které jsou odsávány z komory. Oxidace dotovaná chlorem tak snižuje nečistoty v křemíku, snižuje počet rekombinačních center a zvyšuje životnost minoritních nosičů.

Parní oxidace

Parní oxidace využívá vodní páru uvnitř reakční komory. Vodní pára je generována z vysoce čisté deionizované vody nebo spalovací reakcí plynného vodíku a kyslíku. Při vysokých teplotách vodní pára reaguje s křemíkem na povrchu plátku za vzniku počáteční vrstvy SiO₂. Molekuly vody nejprve reagují s povrchem SiO₂ za vzniku silanolových skupin (Si-OH). Tyto skupiny difundují přes vrstvu oxidu na rozhraní SiO₂/Si a pokračují v reakci s atomy křemíku. Většina vytvořeného vodíku uniká z rozhraní, zatímco část se spojuje s kyslíkem za vzniku hydroxylových skupin (-OH).

Film SiO₂ vyrobený oxidací párou má silanolovou strukturu s nemůstkovými atomy kyslíku, kde se každý atom kyslíku váže pouze na jeden atom křemíku. Takové oxidové filmy jsou méně husté a mají špatnou opakovatelnost procesu. Hydroxylové skupiny snadno absorbují vlhkost a činí film polární, což vede ke špatné adhezi s nepolárním fotorezistem a častému zvedání fotorezistu. Díky volné struktuře probíhá oxidace párou mnohem rychleji než oxidace suchá.

Mokrá oxidace kyslíkem

Při mokré oxidaci kyslíku prochází plynný kyslík zahřátou vysoce čistou deionizovanou vodou před vstupem do reakční komory, takže kyslík nese určitou koncentraci vodní páry. Obsah vodní páry je určen teplotou a průtokem plynu. Tento proces kombinuje vlastnosti suché oxidace a oxidace párou. Jeho oxidační rychlost je vyšší než suchá oxidace, ale nižší než oxidace párou. Z hlediska kvality filmu je mokrá oxidace kyslíkem horší než oxidace za sucha, ale lepší než oxidace párou.

Semicorex nabízí vysokou kvalitukřemenné člunyakřemenné trubicepro procesy tepelné oxidace. Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com