Oxidatie bij halfgeleiderverwerking

Bij de productie van halfgeleiders is een breed scala aan zeer reactieve chemicaliën betrokken bij verschillende processen. De interactie van deze stoffen kan leiden tot problemen zoals kortsluiting, vooral als ze met elkaar in contact komen. Oxidatieprocessen spelen een cruciale rol bij het voorkomen van dergelijke problemen door een beschermende laag op de wafer te creëren, bekend als de oxidelaag, die fungeert als een barrière tussen verschillende chemicaliën.

Een van de belangrijkste doelen van oxidatie is het vormen van een laag siliciumdioxide (SiO2) op het oppervlak van de wafer. Deze SiO2-laag, vaak glasfilm genoemd, is zeer stabiel en bestand tegen penetratie door andere chemicaliën. Het voorkomt ook de stroom van elektrische stroom tussen circuits, waardoor wordt verzekerd dat het halfgeleiderapparaat goed functioneert. In MOSFET's (metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistors) worden de poort en het stroomkanaal bijvoorbeeld geïsoleerd door een dunne oxidelaag die bekend staat als het poortoxide. Deze oxidelaag is essentieel voor het regelen van de stroomstroom zonder direct contact tussen de poort en het kanaal.

halfgeleiderprocesvolgorde

Soorten oxidatieprocessen

Natte oxidatie

Bij natte oxidatie wordt de wafer blootgesteld aan stoom van hoge temperatuur (H2O). Deze methode kenmerkt zich door de hoge oxidatiesnelheid, waardoor deze ideaal is voor toepassingen waarbij in relatief korte tijd een dikkere oxidelaag nodig is. De aanwezigheid van watermoleculen maakt een snellere oxidatie mogelijk, omdat H2O een kleinere moleculaire massa heeft dan andere gassen die gewoonlijk bij oxidatieprocessen worden gebruikt.

Hoewel natte oxidatie snel is, heeft het echter zijn beperkingen. De oxidelaag geproduceerd door natte oxidatie heeft de neiging een lagere uniformiteit en dichtheid te hebben vergeleken met andere methoden. Bovendien genereert het proces bijproducten zoals waterstof (H2), die soms de volgende stappen in het fabricageproces van halfgeleiders kunnen verstoren. Ondanks deze nadelen blijft natte oxidatie een veelgebruikte methode voor het produceren van dikkere oxidelagen.

Droge oxidatie

Bij droge oxidatie wordt zuurstof (O2) op hoge temperatuur gebruikt, vaak gecombineerd met stikstof (N2), om de oxidelaag te vormen. De oxidatiesnelheid in dit proces is langzamer vergeleken met natte oxidatie vanwege de hogere moleculaire massa van O2 vergeleken met H2O. De door droge oxidatie gevormde oxidelaag is echter uniformer en dichter, waardoor deze ideaal is voor toepassingen waarbij een dunnere maar hoogwaardigere oxidelaag vereist is.

Een belangrijk voordeel van droge oxidatie is de afwezigheid van bijproducten zoals waterstof, waardoor een schoner proces wordt gegarandeerd dat minder snel interfereert met andere stadia van de halfgeleiderproductie. Deze methode is vooral geschikt voor dunne oxidelagen die worden gebruikt in apparaten die nauwkeurige controle over de dikte en kwaliteit van het oxide vereisen, zoals in poortoxides voor MOSFET's.

Vrije radicalenoxidatie

De oxidatiemethode met vrije radicalen maakt gebruik van zuurstof- (O2) en waterstof (H2)-moleculen op hoge temperatuur om een ​​zeer reactieve chemische omgeving te creëren. Dit proces werkt met een lagere oxidatiesnelheid, maar de resulterende oxidelaag heeft een uitzonderlijke uniformiteit en dichtheid. De hoge temperatuur die bij het proces betrokken is, leidt tot de vorming van vrije radicalen – zeer reactieve chemische soorten – die oxidatie vergemakkelijken.

Een van de belangrijkste voordelen van oxidatie door vrije radicalen is het vermogen ervan om niet alleen silicium te oxideren, maar ook andere materialen zoals siliciumnitride (Si3N4), dat vaak wordt gebruikt als extra beschermende laag in halfgeleiderapparaten. Oxidatie door vrije radicalen is ook zeer effectief bij het oxideren van (100) siliciumwafels, die een dichtere atomaire opstelling hebben vergeleken met andere typen siliciumwafels.

De combinatie van hoge reactiviteit en gecontroleerde oxidatieomstandigheden bij oxidatie door vrije radicalen resulteert in een oxidelaag die superieur is in termen van zowel uniformiteit als dichtheid. Dit maakt het een uitstekende keuze voor toepassingen die zeer betrouwbare en duurzame oxidelagen vereisen, vooral in geavanceerde halfgeleiderapparaten.

---

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitSiC-onderdelenvoor diffusieprocessen. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com