Utlenianie w przetwarzaniu półprzewodników

W produkcji półprzewodników w różnych procesach bierze udział szeroka gama wysoce reaktywnych substancji chemicznych. Interakcja tych substancji może prowadzić do problemów, takich jak zwarcia, szczególnie w przypadku ich wzajemnego kontaktu. Procesy utleniania odgrywają kluczową rolę w zapobieganiu takim problemom, tworząc warstwę ochronną na płytce, zwaną warstwą tlenku, która działa jak bariera między różnymi substancjami chemicznymi.

Jednym z głównych celów utleniania jest utworzenie warstwy dwutlenku krzemu (SiO2) na powierzchni płytki. Ta warstwa SiO2, często nazywana powłoką szklaną, jest bardzo stabilna i odporna na przenikanie innych substancji chemicznych. Zapobiega również przepływowi prądu elektrycznego pomiędzy obwodami, zapewniając prawidłowe działanie urządzenia półprzewodnikowego. Na przykład w tranzystorach MOSFET (tranzystory polowe z efektem metalu, tlenku i półprzewodnika) bramka i kanał prądowy są izolowane cienką warstwą tlenku zwaną tlenkiem bramki. Ta warstwa tlenku jest niezbędna do kontrolowania przepływu prądu bez bezpośredniego kontaktu pomiędzy bramką a kanałem.

sekwencja procesów półprzewodnikowych

Rodzaje procesów utleniania

Utlenianie na mokro

Utlenianie na mokro polega na wystawieniu płytki na działanie pary o wysokiej temperaturze (H2O). Metoda ta charakteryzuje się dużą szybkością utleniania, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest grubsza warstwa tlenku w stosunkowo krótkim czasie. Obecność cząsteczek wody pozwala na szybsze utlenianie, ponieważ H2O ma mniejszą masę cząsteczkową niż inne gazy powszechnie stosowane w procesach utleniania.

Jednakże, choć utlenianie na mokro jest szybkie, ma swoje ograniczenia. Warstwa tlenku wytworzona w wyniku utleniania na mokro ma zwykle niższą jednorodność i gęstość w porównaniu z innymi metodami. Dodatkowo w procesie powstają produkty uboczne, takie jak wodór (H2), które czasami mogą zakłócać kolejne etapy procesu wytwarzania półprzewodników. Pomimo tych wad utlenianie na mokro pozostaje szeroko stosowaną metodą wytwarzania grubszych warstw tlenku.

Utlenianie na sucho

Utlenianie na sucho wykorzystuje wysokotemperaturowy tlen (O2), często w połączeniu z azotem (N2), w celu utworzenia warstwy tlenku. Szybkość utleniania w tym procesie jest wolniejsza w porównaniu do utleniania na mokro ze względu na wyższą masę cząsteczkową O2 w porównaniu z H2O. Jednakże warstwa tlenku utworzona w wyniku utleniania na sucho jest bardziej jednolita i gęstsza, co czyni ją idealną do zastosowań, w których wymagana jest cieńsza, ale wyższej jakości warstwa tlenku.

Kluczową zaletą utleniania na sucho jest brak produktów ubocznych, takich jak wodór, co zapewnia czystszy proces, który z mniejszym prawdopodobieństwem zakłóca inne etapy produkcji półprzewodników. Metoda ta jest szczególnie odpowiednia dla cienkich warstw tlenku stosowanych w urządzeniach wymagających precyzyjnej kontroli grubości i jakości tlenku, np. w tlenkach bramek w tranzystorach MOSFET.

Wolne rodniki utleniające

Metoda utleniania wolnorodnikowego wykorzystuje wysokotemperaturowe cząsteczki tlenu (O2) i wodoru (H2) do wytworzenia wysoce reaktywnego środowiska chemicznego. Proces ten przebiega z mniejszą szybkością utleniania, ale powstała warstwa tlenku ma wyjątkową jednorodność i gęstość. Wysoka temperatura występująca w procesie prowadzi do powstawania wolnych rodników – wysoce reaktywnych związków chemicznych – które ułatwiają utlenianie.

Jedną z głównych zalet utleniania wolnorodnikowego jest jego zdolność do utleniania nie tylko krzemu, ale także innych materiałów, takich jak azotek krzemu (Si3N4), który jest często stosowany jako dodatkowa warstwa ochronna w urządzeniach półprzewodnikowych. Utlenianie wolnorodnikowe jest również bardzo skuteczne w utlenianiu (100) płytek krzemowych, które mają gęstszy układ atomów w porównaniu do innych typów płytek krzemowych.

Połączenie wysokiej reaktywności i kontrolowanych warunków utleniania w procesie utleniania wolnorodnikowego skutkuje warstwą tlenku, która jest lepsza zarówno pod względem jednorodności, jak i gęstości. To sprawia, że ​​jest to doskonały wybór do zastosowań wymagających wysoce niezawodnych i trwałych warstw tlenkowych, szczególnie w zaawansowanych urządzeniach półprzewodnikowych.

---

Semicorex oferuje wysoką jakośćCzęści SiCdo procesów dyfuzyjnych. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com