Úvod do troch typov oxidačných procesov

Oxidačný proces sa týka procesu dodávania oxidantov (ako je kyslík, vodná para) a tepelnej energie na kremíkoblátky, čo spôsobuje chemickú reakciu medzi kremíkom a oxidantmi za vzniku ochranného filmu oxidu kremičitého (SiO₂).

Tri typy oxidačných procesov

1. Suchá oxidácia:

V procese suchej oxidácie sú doštičky vystavené vysokoteplotnému prostrediu obohatenému čistým O₂ na oxidáciu. Suchá oxidácia prebieha pomaly, pretože molekuly kyslíka sú ťažšie ako molekuly vody. Je to však výhodné na výrobu tenkých, kvalitných oxidových vrstiev, pretože táto pomalšia rýchlosť umožňuje presnejšiu kontrolu nad hrúbkou filmu. Tento proces môže produkovať homogénny film Si02 s vysokou hustotou bez tvorby nežiaducich vedľajších produktov, ako je vodík. Je vhodný na výrobu tenkých oxidových vrstiev v zariadeniach, ktoré vyžadujú presnú kontrolu nad hrúbkou a kvalitou oxidu, ako sú MOSFET hradlové oxidy.

2. Mokrá oxidácia:

Mokrá oxidácia prebieha tak, že sa kremíkové doštičky vystavia vodnej pare s vysokou teplotou, ktorá spustí chemickú reakciu medzi kremíkom a parou za vzniku oxidu kremičitého (SiO₂). Tento proces produkuje oxidové vrstvy s nízkou rovnomernosťou a hustotou a produkuje nežiaduce vedľajšie produkty, ako je H2, ktoré sa typicky nepoužívajú v procese jadra. Je to preto, že rýchlosť rastu oxidového filmu je rýchlejšia, pretože reaktivita vodnej pary je vyššia ako reaktivita čistého kyslíka. Preto sa mokrá oxidácia zvyčajne nepoužíva v základných procesoch výroby polovodičov.

3. Radikálová oxidácia:  

Mokrá oxidácia prebieha tak, že sa kremíkové doštičky vystavia vodnej pare s vysokou teplotou, ktorá spustí chemickú reakciu medzi kremíkom a parou za vzniku oxidu kremičitého (SiO₂). Tento proces produkuje oxidové vrstvy s nízkou rovnomernosťou a hustotou a produkuje nežiaduce vedľajšie produkty, ako je H2, ktoré sa typicky nepoužívajú v procese jadra. Je to preto, že rýchlosť rastu oxidového filmu je rýchlejšia, pretože reaktivita vodnej pary je vyššia ako reaktivita čistého kyslíka. Preto sa mokrá oxidácia zvyčajne nepoužíva v základných procesoch výroby polovodičov.

Jeho mimoriadnou výhodou je vysoká reaktivita: dokáže vytvárať rovnomerné filmy na ťažko dostupných miestach (napr. zaoblené rohy) a na materiáloch s nízkou reaktivitou (napr. nitrid kremíka). Vďaka tomu je veľmi vhodný na výrobu zložitých štruktúr, ako sú 3D polovodiče, ktoré vyžadujú vysoko rovnomerné, vysokokvalitné oxidové filmy.