Oxidácia pri spracovaní polovodičov

Pri výrobe polovodičov sa do rôznych procesov zapája široká škála vysoko reaktívnych chemikálií. Interakcia týchto látok môže viesť k problémom, ako sú skraty, najmä keď sa dostanú do vzájomného kontaktu. Oxidačné procesy zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri predchádzaní takýmto problémom vytvorením ochrannej vrstvy na plátku, známej ako oxidová vrstva, ktorá pôsobí ako bariéra medzi rôznymi chemikáliami.

Jedným z primárnych cieľov oxidácie je vytvorenie vrstvy oxidu kremičitého (SiO2) na povrchu plátku. Táto vrstva SiO2, často označovaná ako sklenená fólia, je vysoko stabilná a odolná voči prieniku iných chemikálií. Zabraňuje tiež toku elektrického prúdu medzi obvodmi, čím zaisťuje správnu funkciu polovodičového zariadenia. Napríklad v tranzistoroch MOSFET (tranzistory s kovovým oxidom a polovodičovým poľom) sú hradlo a prúdový kanál izolované tenkou vrstvou oxidu známeho ako hradlový oxid. Táto oxidová vrstva je nevyhnutná na riadenie toku prúdu bez priameho kontaktu medzi bránou a kanálom.

postupnosť polovodičových procesov

Typy oxidačných procesov

Mokrá oxidácia

Mokrá oxidácia zahŕňa vystavenie plátku vysokoteplotnej pare (H2O). Táto metóda sa vyznačuje vysokou rýchlosťou oxidácie, vďaka čomu je ideálna pre aplikácie, kde je potrebná hrubšia vrstva oxidu v relatívne krátkom čase. Prítomnosť molekúl vody umožňuje rýchlejšiu oxidáciu, pretože H2O má menšiu molekulovú hmotnosť ako iné plyny bežne používané v oxidačných procesoch.

Aj keď je mokrá oxidácia rýchla, má svoje obmedzenia. Oxidová vrstva vytvorená mokrou oxidáciou má tendenciu mať nižšiu rovnomernosť a hustotu v porovnaní s inými metódami. Okrem toho proces vytvára vedľajšie produkty, ako je vodík (H2), ktoré môžu niekedy interferovať s nasledujúcimi krokmi v procese výroby polovodičov. Napriek týmto nevýhodám zostáva mokrá oxidácia široko používaným spôsobom výroby hrubších oxidových vrstiev.

Suchá oxidácia

Suchá oxidácia využíva vysokoteplotný kyslík (O2), často kombinovaný s dusíkom (N2), na vytvorenie vrstvy oxidu. Rýchlosť oxidácie v tomto procese je pomalšia v porovnaní s mokrou oxidáciou v dôsledku vyššej molekulovej hmotnosti O2 v porovnaní s H2O. Oxidová vrstva vytvorená suchou oxidáciou je však rovnomernejšia a hustejšia, vďaka čomu je ideálna pre aplikácie, kde je potrebná tenšia, ale kvalitnejšia vrstva oxidu.

Kľúčovou výhodou suchej oxidácie je absencia vedľajších produktov, ako je vodík, čo zabezpečuje čistejší proces, ktorý menej pravdepodobne narúša iné fázy výroby polovodičov. Táto metóda je vhodná najmä pre tenké oxidové vrstvy používané v zariadeniach vyžadujúcich presnú kontrolu nad hrúbkou a kvalitou oxidu, ako napríklad v hradlových oxidoch pre MOSFET.

Oxidácia voľnými radikálmi

Metóda oxidácie voľnými radikálmi využíva molekuly kyslíka (O2) a vodíka (H2) pri vysokej teplote na vytvorenie vysoko reaktívneho chemického prostredia. Tento proces funguje pri nižšej rýchlosti oxidácie, ale výsledná oxidová vrstva má výnimočnú rovnomernosť a hustotu. Vysoká teplota zapojená do procesu vedie k tvorbe voľných radikálov – vysoko reaktívnych chemických látok – ktoré uľahčujú oxidáciu.

Jednou z hlavných výhod oxidácie voľnými radikálmi je jej schopnosť oxidovať nielen kremík, ale aj iné materiály, ako je nitrid kremíka (Si3N4), ktorý sa často používa ako dodatočná ochranná vrstva v polovodičových zariadeniach. Oxidácia voľnými radikálmi je tiež vysoko účinná pri oxidácii (100) kremíkových doštičiek, ktoré majú hustejšie usporiadanie atómov v porovnaní s inými typmi kremíkových doštičiek.

Výsledkom kombinácie vysokej reaktivity a kontrolovaných oxidačných podmienok pri oxidácii voľnými radikálmi je vrstva oxidu, ktorá je lepšia z hľadiska rovnomernosti aj hustoty. Vďaka tomu je vynikajúcou voľbou pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysoko spoľahlivé a odolné oxidové vrstvy, najmä v pokročilých polovodičových zariadeniach.

---

Semicorex ponúka vysokú kvalituSiC dielypre difúzne procesy. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com