Glavne vrste termične oksidacije

Pri izdelavi visokokakovostnih polprevodniških naprav se filmi SiO₂ običajno oblikujejo s postopki oksidacije za površinsko obdelavo substrata, njihove običajne aplikacije pa vključujejo pregradne plasti z dopanti, površinsko izolacijske plasti, oksidne plasti vrat, poljske okside in žrtvene okside. Kot osrednji proces pri izdelavi rezin, ki temelji na oksidacijski atmosferi, je toplotna oksidacija razvrščena v suho oksidacijo, mokro oksidacijo s kisikom in oksidacijo s paro.

Suha oksidacija

Suho oksidacijo izvedemo z vnosom čistega in suhega kisika v reakcijsko komoro. Pri visokih temperaturah molekule kisika reagirajo z atomi silicija na površini rezine in tvorijo začetno plast SiO₂, ki blokira neposreden stik med molekulami kisika in površino silicija. V nadaljnjem procesu oksidacije morajo molekule kisika difundirati skozi obstoječo plast SiO₂, da dosežejo vmesnik Si/SiO₂ za nadaljnjo reakcijo. Zaradi tega se vmesnik Si/SiO₂ nenehno spreminja, kar ima za posledico nepopoln SiOₓ med končno oksidno plastjo in substratom, kar nadalje vodi do tvorbe stanj vmesnika. Plast SiO₂, ki nastane s suho oksidacijo, ima gosto strukturo, vrhunsko enotnost in odlično ponovljivost postopka. Trdno se vežejo z nepolarnim fotorezistom, preprečujejo luščenje fotorezista in zagotavljajo odlično litografsko ločljivost, zaradi česar so najboljša izbira za oksidne plasti, ki so v stiku s fotorezistom.

Oksidacija s klorom je različica suhe oksidacije. Med postopkom se suhemu kisiku doda majhna količina plinastih spojin, ki vsebujejo klor, kot so klorov plin, vodikov klorid, trikloroetilen ali trikloroetan. Klor se vključi v oksidno plast in se kopiči blizu vmesnika SiO₂/Si. Ujame mobilne ione (npr. natrijeve ione) in jih deaktivira. Medtem klor na vmesniku tvori komplekse Cl-Si-O, ki nevtralizirajo naboje vmesnika in zapolnijo prazna mesta kisika. To zmanjša gostoto stanja vmesnika in minimizira napake v filmu SiO₂. Pri visokih temperaturah klor reagira z nečistočami, nakopičenimi v dolgotrajno uporabljenih oksidacijskih pečeh, da tvori hlapne spojine, ki se izčrpajo iz komore. Oksidacija, dopirana s klorom, tako zmanjša nečistoče v siliciju, zniža rekombinacijske centre in podaljša življenjsko dobo manjšinskih nosilcev.

Parna oksidacija

Parna oksidacija uporablja vodno paro v reakcijski komori. Vodna para nastane iz deionizirane vode visoke čistosti ali reakcije zgorevanja vodika in kisika. Pri visokih temperaturah vodna para reagira s silicijem na površini rezine, da tvori začetno plast SiO₂. Molekule vode najprej reagirajo s površino SiO₂ in tvorijo silanolne skupine (Si-OH). Te skupine difundirajo skozi oksidno plast do vmesnika SiO₂/Si in nadaljujejo z reakcijo z atomi silicija. Večina ustvarjenega vodika uide iz vmesnika, medtem ko se del poveže s kisikom in tvori hidroksilne skupine (-OH).

Film SiO₂, proizveden s parno oksidacijo, ima silanolno strukturo z nepremostitvenimi atomi kisika, kjer se vsak atom kisika veže samo na en atom silicija. Takšni oksidni filmi so manj gosti in imajo slabo ponovljivost postopka. Hidroksilne skupine zlahka absorbirajo vlago in naredijo film polaren, kar vodi do slabega oprijema z nepolarnim fotorezistom in pogostim dvigom fotorezista. Zaradi ohlapne strukture parna oksidacija poteka veliko hitreje kot suha oksidacija.

Mokra kisikova oksidacija

Pri mokri oksidaciji kisika prehaja kisikov plin skozi segreto visoko čisto deionizirano vodo, preden vstopi v reakcijsko komoro, tako da kisik prenaša določeno koncentracijo vodne pare. Vsebnost vodne pare je določena s temperaturo in pretokom plina. Ta postopek združuje značilnosti suhe oksidacije in oksidacije s paro. Njegova stopnja oksidacije je višja od suhe oksidacije, vendar nižja od oksidacije s paro. Kar zadeva kakovost filma, je mokra oksidacija s kisikom slabša od suhe oksidacije, vendar boljša od oksidacije s paro.

Semicorex ponuja visoko kakovostkvarčni čolniinkvarčne ceviza procese toplotne oksidacije. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com