Oxidačný proces

Najzákladnejšou fázou všetkých procesov je proces oxidácie. Proces oxidácie spočíva v umiestnení kremíkového plátku do atmosféry oxidantov, ako je kyslík alebo vodná para na vysokoteplotné tepelné spracovanie (800 ~ 1200 ℃) a na povrchu kremíkového plátku dochádza k chemickej reakcii za vzniku oxidového filmu. (SiO2 film).

Film SiO2 je široko používaný v procesoch výroby polovodičov kvôli svojej vysokej tvrdosti, vysokej teplote topenia, dobrej chemickej stabilite, dobrej izolácii, malému koeficientu tepelnej rozťažnosti a uskutočniteľnosti procesu.

Úloha oxidu kremičitého:

1. Ochrana a izolácia zariadenia, pasivácia povrchu. SiO2 má vlastnosti tvrdosti a dobrej hustoty, ktoré môžu chrániť kremíkový plátok pred poškriabaním a poškodením počas výrobného procesu.

2. Hradlové oxidové dielektrikum. SiO2 má vysokú dielektrickú pevnosť a vysoký odpor, dobrú stabilitu a môže byť použitý ako dielektrický materiál pre štruktúru hradlového oxidu technológie MOS.

3. Dopingová bariéra. Si02 možno použiť ako bariérovú vrstvu masky pri difúzii, implantácii iónov a leptaní.

4. Vrstva oxidu vankúšika. Znížte napätie medzi nitridom kremíka a kremíkom.

5. Vrstva injekčného pufra. Znížte poškodenie implantáciou iónov a efekt channelingu.

6. Medzivrstvové dielektrikum. Používa sa na izoláciu medzi vodivými kovovými vrstvami (vytvorené metódou CVD)

Klasifikácia a princíp tepelnej oxidácie:

Podľa plynu použitého pri oxidačnej reakcii možno tepelnú oxidáciu rozdeliť na suchú oxidáciu a mokrú oxidáciu.

Oxidácia suchým kyslíkom: Si+O2-->SiO2

Mokrá oxidácia kyslíkom: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oxidácia vodnou parou (mokrý kyslík): Si + H2O -->SiO2 + H2

Suchá oxidácia využíva iba čistý kyslík (O2), takže rýchlosť rastu oxidového filmu je pomalá. Používa sa hlavne na vytváranie tenkých vrstiev a môže vytvárať oxidy s dobrou vodivosťou. Mokrá oxidácia využíva kyslík (O2) aj vysoko rozpustnú vodnú paru (H2O). Preto oxidový film rýchlo rastie a vytvára hrubší film. V porovnaní so suchou oxidáciou je však hustota oxidovej vrstvy vytvorenej mokrou oxidáciou nízka. Vo všeobecnosti je pri rovnakej teplote a čase oxidový film získaný mokrou oxidáciou asi 5 až 10-krát hrubší ako oxidový film získaný suchou oxidáciou.