Hlavné typy tepelnej oxidácie

Pri výrobe špičkových polovodičových súčiastok sa filmy SiO₂ typicky vytvárajú oxidačnými procesmi na povrchovú úpravu substrátu a ich bežné aplikácie zahŕňajú bariérové ​​vrstvy dopantov, povrchové izolačné vrstvy, hradlové oxidové vrstvy, oxidy poľa a obetné oxidy. Ako hlavné procesy pri výrobe plátkov na základe oxidačnej atmosféry sa tepelná oxidácia klasifikuje na suchú oxidáciu, mokrú oxidáciu kyslíkom a oxidáciu parou.

Suchá oxidácia

Suchá oxidácia sa uskutočňuje zavedením čistého a suchého kyslíka do reakčnej komory. Pri vysokých teplotách reagujú molekuly kyslíka s atómami kremíka na povrchu plátku a vytvárajú počiatočnú vrstvu SiO₂, ktorá blokuje priamy kontakt medzi molekulami kyslíka a povrchom kremíka. V následnom oxidačnom procese musia molekuly kyslíka difundovať cez existujúcu vrstvu Si02, aby sa dostali na rozhranie Si/Si02 pre ďalšiu reakciu. Z tohto dôvodu sa rozhranie Si/SiO₂ neustále mení, čo vedie k neúplnému SiOₓ medzi finálnou vrstvou oxidu a substrátom, čo ďalej vedie k tvorbe stavov rozhrania. Vrstva SiO₂ vytvorená suchou oxidáciou má hustú štruktúru, vynikajúcu rovnomernosť a vynikajúcu opakovateľnosť procesu. Pevne sa spájajú s nepolárnym fotorezistom, zabraňujú odlupovaniu fotorezistu a zaisťujú veľké litografické rozlíšenie, vďaka čomu sú najlepšou voľbou pre oxidové vrstvy prichádzajúce do kontaktu s fotorezistom.

Oxidácia dotovaná chlórom je variantom suchej oxidácie. Počas procesu sa do suchého kyslíka pridáva malé množstvo plynných zlúčenín obsahujúcich chlór, ako je plynný chlór, chlorovodík, trichlóretylén alebo trichlóretán. Chlór sa zabudováva do vrstvy oxidu a hromadí sa v blízkosti rozhrania SiO₂/Si. Zachytáva mobilné ióny (napr. ióny sodíka) a deaktivuje ich. Medzitým chlór vytvára na rozhraní komplexy Cl-Si-O, ktoré neutralizujú náboje rozhrania a zapĺňajú voľné miesta kyslíka. To znižuje hustotu stavu rozhrania a minimalizuje defekty vo filme Si02. Pri vysokých teplotách reaguje chlór s nečistotami nahromadenými v dlhodobo používaných oxidačných peciach za vzniku prchavých zlúčenín, ktoré sú odsávané von z komory. Oxidácia dotovaná chlórom tak znižuje nečistoty v kremíku, znižuje počet rekombinantných centier a zvyšuje životnosť minoritných nosičov.

Oxidácia parou

Oxidácia parou využíva vodnú paru vo vnútri reakčnej komory. Vodná para je generovaná z vysoko čistej deionizovanej vody alebo spaľovacou reakciou vodíka a plynného kyslíka. Pri vysokých teplotách vodná para reaguje s kremíkom na povrchu plátku a vytvára počiatočnú vrstvu SiO₂. Molekuly vody najskôr reagujú s povrchom SiO₂ za vzniku silanolových skupín (Si-OH). Tieto skupiny difundujú cez vrstvu oxidu na rozhranie SiO₂/Si a pokračujú v reakcii s atómami kremíka. Väčšina vytvoreného vodíka uniká z rozhrania, pričom časť sa spája s kyslíkom za vzniku hydroxylových skupín (-OH).

Film SiO₂ vyrobený oxidáciou parou má silanolovú štruktúru s nepremosťujúcimi atómami kyslíka, kde sa každý atóm kyslíka viaže iba na jeden atóm kremíka. Takéto oxidové filmy sú menej husté a majú zlú opakovateľnosť procesu. Hydroxylové skupiny ľahko absorbujú vlhkosť a robia film polárnym, čo vedie k zlej adhézii s nepolárnym fotorezistom a častému zdvíhaniu fotorezistu. Vďaka svojej voľnej štruktúre prebieha oxidácia parou oveľa rýchlejšie ako suchá oxidácia.

Mokrá oxidácia kyslíkom

Pri oxidácii kyslíka za mokra prechádza plynný kyslík pred vstupom do reakčnej komory ohriatou deionizovanou vodou s vysokou čistotou, takže kyslík nesie určitú koncentráciu vodnej pary. Obsah vodnej pary je určený teplotou a prietokom plynu. Tento proces kombinuje vlastnosti suchej oxidácie a oxidácie parou. Jeho oxidačná rýchlosť je vyššia ako suchá oxidácia, ale nižšia ako oxidácia parou. Pokiaľ ide o kvalitu filmu, mokrá oxidácia kyslíkom je horšia ako oxidácia za sucha, ale lepšia ako oxidácia parou.

Semicorex ponúka vysokú kvalitukremenné člnyakremenné trubicepre procesy tepelnej oxidácie. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com