Postopek oksidacije

Najosnovnejša stopnja vseh procesov je proces oksidacije. Postopek oksidacije je, da se silicijeva rezina postavi v atmosfero oksidantov, kot sta kisik ali vodna para za visokotemperaturno toplotno obdelavo (800 ~ 1200 ℃), na površini silicijeve rezine pa pride do kemične reakcije, da nastane oksidni film. (SiO2 film).

Film SiO2 se zaradi svoje visoke trdote, visokega tališča, dobre kemične stabilnosti, dobre izolacije, majhnega koeficienta toplotnega raztezanja in izvedljivosti postopka pogosto uporablja v postopkih izdelave polprevodnikov.

Vloga silicijevega oksida:

1. Zaščita in izolacija naprave, površinska pasivizacija. SiO2 ima značilnosti trdote in dobre gostote, ki lahko zaščitijo silicijeve rezine pred praskami in poškodbami med proizvodnim procesom.

2. Vratni oksidni dielektrik. SiO2 ima visoko dielektrično trdnost in visoko upornost, dobro stabilnost in se lahko uporablja kot dielektrični material za oksidno strukturo vrat tehnologije MOS.

3. Dopinška bariera. SiO2 se lahko uporablja kot pregradna plast maske pri postopkih difuzije, ionske implantacije in jedkanja.

4. Oksidna plast blazinice. Zmanjšajte napetost med silicijevim nitridom in silicijem.

5. Injekcijski vmesni sloj. Zmanjšajte poškodbe zaradi ionske implantacije in učinek kanaliziranja.

6. Vmesni dielektrik. Uporablja se za izolacijo med prevodnimi kovinskimi plastmi (ustvarjeno z metodo CVD)

Razvrstitev in princip toplotne oksidacije:

Glede na plin, uporabljen v oksidacijski reakciji, lahko toplotno oksidacijo razdelimo na suho oksidacijo in mokro oksidacijo.

Suha kisikova oksidacija: Si+O2-->SiO2

Mokra kisikova oksidacija: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oksidacija vodne pare (moker kisik): Si + H2O -->SiO2 + H2

Pri suhi oksidaciji se uporablja samo čisti kisik (O2), zato je stopnja rasti oksidnega filma počasna. Uporablja se predvsem za oblikovanje tankih filmov in lahko tvori okside z dobro prevodnostjo. Mokra oksidacija uporablja tako kisik (O2) kot visoko topno vodno paro (H2O). Zato oksidni film hitro raste in tvori debelejši film. Vendar je v primerjavi s suho oksidacijo gostota oksidne plasti, ki nastane z mokro oksidacijo, nizka. Na splošno je pri enaki temperaturi in času oksidni film, dobljen z mokro oksidacijo, približno 5 do 10-krat debelejši od oksidnega filma, dobljenega s suho oksidacijo.