Oxidatieproces

De meest fundamentele fase van alle processen is het oxidatieproces. Het oxidatieproces bestaat uit het plaatsen van de siliciumwafel in een atmosfeer van oxidatiemiddelen zoals zuurstof of waterdamp voor warmtebehandeling bij hoge temperatuur (800 ~ 1200 ℃), en er vindt een chemische reactie plaats op het oppervlak van de siliciumwafel om een ​​oxidefilm te vormen (SiO2-film).

SiO2-film wordt veel gebruikt in halfgeleiderproductieprocessen vanwege de hoge hardheid, het hoge smeltpunt, de goede chemische stabiliteit, de goede isolatie, de kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en de haalbaarheid van het proces.

De rol van siliciumoxide:

1. Apparaatbescherming en isolatie, oppervlaktepassivering. SiO2 heeft de kenmerken van hardheid en goede dichtheid, die de siliciumwafel tijdens het productieproces tegen krassen en beschadigingen kunnen beschermen.

2. Poortoxide-diëlektricum. SiO2 heeft een hoge diëlektrische sterkte en hoge soortelijke weerstand, goede stabiliteit en kan worden gebruikt als diëlektrisch materiaal voor de poortoxidestructuur van MOS-technologie.

3. Dopingbarrière. SiO2 kan worden gebruikt als maskerbarrièrelaag bij diffusie-, ionenimplantatie- en etsprocessen.

4. Padoxidelaag. Verminder de spanning tussen siliciumnitride en silicium.

5. Injectiebufferlaag. Verminder schade door ionenimplantatie en kanalisatie-effect.

6. Diëlektricum tussen de lagen. Gebruikt voor isolatie tussen geleidende metaallagen (gegenereerd door CVD-methode)

Classificatie en principe van thermische oxidatie:

Afhankelijk van het gas dat in de oxidatiereactie wordt gebruikt, kan thermische oxidatie worden onderverdeeld in droge oxidatie en natte oxidatie.

Droge zuurstofoxidatie: Si+O2-->SiO2

Natte zuurstofoxidatie: Si+ H2O + O2 -> SiO2 + H2

Waterdampoxidatie (natte zuurstof): Si + H2O -->SiO2 + H2

Bij droge oxidatie wordt alleen zuivere zuurstof (O2) gebruikt, waardoor de groeisnelheid van de oxidefilm langzaam is. Het wordt voornamelijk gebruikt om dunne films te vormen en kan oxiden vormen met een goede geleidbaarheid. Natte oxidatie maakt gebruik van zowel zuurstof (O2) als zeer oplosbare waterdamp (H2O). Daarom groeit de oxidefilm snel en vormt een dikkere film. Vergeleken met droge oxidatie is de dichtheid van de oxidelaag gevormd door natte oxidatie echter laag. In het algemeen is de door natte oxidatie verkregen oxidefilm bij dezelfde temperatuur en tijd ongeveer 5 tot 10 maal dikker dan de door droge oxidatie verkregen oxidefilm.