Proces utleniania

Najbardziej podstawowym etapem wszystkich procesów jest proces utleniania. Proces utleniania polega na umieszczeniu płytki krzemowej w atmosferze utleniaczy, takich jak tlen lub para wodna, w celu obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze (800 ~ 1200 ℃), po czym na powierzchni płytki krzemowej zachodzi reakcja chemiczna, tworząc warstwę tlenku (film SiO2).

Folia SiO2 jest szeroko stosowana w procesach produkcji półprzewodników ze względu na jej wysoką twardość, wysoką temperaturę topnienia, dobrą stabilność chemiczną, dobrą izolację, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej i wykonalność procesu.

Rola tlenku krzemu:

1. Ochrona i izolacja urządzeń, pasywacja powierzchni. SiO2 charakteryzuje się twardością i dobrą gęstością, co może chronić płytkę krzemową przed zadrapaniami i uszkodzeniami podczas procesu produkcyjnego.

2. Dielektryk tlenkowy bramki. SiO2 ma wysoką wytrzymałość dielektryczną i wysoką rezystywność, dobrą stabilność i może być stosowany jako materiał dielektryczny w strukturze tlenku bramki w technologii MOS.

3. Bariera dopingowa. SiO2 można stosować jako warstwę barierową maski w procesach dyfuzji, implantacji jonów i trawienia.

4. Warstwa tlenku podkładki. Zmniejsz naprężenia pomiędzy azotkiem krzemu i krzemem.

5. Warstwa buforowa wtrysku. Zmniejsz uszkodzenia spowodowane implantacją jonów i efekt kanałowania.

6. Dielektryk międzywarstwowy. Stosowany do izolacji pomiędzy przewodzącymi warstwami metali (generowanymi metodą CVD)

Klasyfikacja i zasada utleniania termicznego:

W zależności od gazu użytego w reakcji utleniania, utlenianie termiczne można podzielić na utlenianie na sucho i utlenianie na mokro.

Utlenianie suchym tlenem: Si+O2-->SiO2

Utlenianie na mokro tlenem: Si+ H2O + O2 -> SiO2 + H2

Utlenianie parą wodną (mokry tlen): Si + H2O -->SiO2 + H2

Do utleniania na sucho wykorzystuje się wyłącznie czysty tlen (O2), więc tempo wzrostu warstwy tlenkowej jest powolne. Stosowany jest głównie do tworzenia cienkich warstw i może tworzyć tlenki o dobrej przewodności. Do utleniania na mokro wykorzystuje się zarówno tlen (O2), jak i dobrze rozpuszczalną parę wodną (H2O). Dlatego warstwa tlenku rośnie szybko i tworzy grubszą warstwę. Jednakże w porównaniu z utlenianiem na sucho gęstość warstwy tlenku utworzonej w wyniku utleniania na mokro jest niska. Ogólnie rzecz biorąc, w tej samej temperaturze i czasie warstwa tlenku otrzymana w wyniku utleniania na mokro jest około 5 do 10 razy grubsza niż warstwa tlenku otrzymana w wyniku utleniania na sucho.