Belangrijkste soorten thermische oxidatie

Bij de vervaardiging van hoogwaardige halfgeleiderapparaten worden SiO₂-films doorgaans gevormd via oxidatieprocessen voor de oppervlaktebehandeling van substraten, en hun gebruikelijke toepassingen omvatten doteringsbarrièrelagen, oppervlakte-isolatielagen, poortoxidelagen, veldoxiden en opofferingsoxiden. Als de kernprocessen bij de vervaardiging van wafels, op basis van de oxidatieatmosfeer, wordt thermische oxidatie geclassificeerd in droge oxidatie, natte zuurstofoxidatie en stoomoxidatie.

Droge oxidatie

Droge oxidatie wordt uitgevoerd door zuivere en droge zuurstof in de reactiekamer te brengen. Bij hoge temperaturen reageren zuurstofmoleculen met siliciumatomen op het wafeloppervlak om een ​​initiële SiO₂-laag te vormen, waardoor direct contact tussen zuurstofmoleculen en het siliciumoppervlak wordt geblokkeerd. In het daaropvolgende oxidatieproces moeten zuurstofmoleculen door de bestaande SiO₂-laag diffunderen om het Si/SiO₂-grensvlak te bereiken voor verdere reactie. Om deze reden verandert het Si/SiO₂-grensvlak voortdurend, wat resulteert in onvolledig SiOₓ tussen de uiteindelijke oxidelaag en het substraat, wat verder leidt tot de vorming van grensvlaktoestanden. De door droge oxidatie gevormde SiO₂-laag heeft een dichte structuur, superieure uniformiteit en uitstekende procesherhaalbaarheid. Ze hechten stevig aan niet-polaire fotoresist, voorkomen het loslaten van fotoresist en zorgen voor een geweldige lithografische resolutie, waardoor ze de beste keuze zijn voor oxidelagen die met fotoresist in contact komen.

Met chloor gedoteerde oxidatie is een variant van droge oxidatie. Tijdens het proces wordt een kleine hoeveelheid chloorhoudende gasvormige verbindingen zoals chloorgas, waterstofchloride, trichloorethyleen of trichloorethaan aan de droge zuurstof toegevoegd. Chloor wordt opgenomen in de oxidelaag en hoopt zich op nabij het SiO₂/Si-grensvlak. Het vangt mobiele ionen op (bijvoorbeeld natriumionen) en deactiveert deze. Ondertussen vormt chloor Cl-Si-O-complexen op het grensvlak, die grensvlakladingen neutraliseren en zuurstofvacatures opvullen. Dit vermindert de dichtheid van de grensvlaktoestand en minimaliseert defecten in de SiO₂-film. Bij hoge temperaturen reageert chloor met onzuiverheden die zich ophopen in langdurig gebruikte oxidatieovens om vluchtige verbindingen te vormen die uit de kamer worden afgevoerd. Met chloor gedoteerde oxidatie vermindert dus de onzuiverheden in silicium, verlaagt de recombinatiecentra en verlengt de levensduur van minderheidsdragers.

Stoomoxidatie

Stoomoxidatie maakt gebruik van waterdamp in de reactiekamer. De waterdamp wordt gegenereerd uit zeer zuiver gedeïoniseerd water of de verbrandingsreactie van waterstof en zuurstofgas. Bij hoge temperaturen reageert waterdamp met silicium op het waferoppervlak om de initiële SiO₂-laag te vormen. Watermoleculen reageren eerst met het oppervlak SiO₂ en vormen silanolgroepen (Si-OH). Deze groepen diffunderen door de oxidelaag naar het SiO₂/Si-grensvlak en blijven reageren met siliciumatomen. Het grootste deel van de gegenereerde waterstof ontsnapt uit het grensvlak, terwijl een deel zich verbindt met zuurstof om hydroxylgroepen (-OH) te vormen.

De door stoomoxidatie geproduceerde SiO₂-film heeft een silanolstructuur met niet-overbruggende zuurstofatomen, waarbij elk zuurstofatoom zich aan slechts één siliciumatoom bindt. Dergelijke oxidefilms zijn minder dicht en hebben een slechte procesherhaalbaarheid. De hydroxylgroepen absorberen gemakkelijk vocht en maken de film polair, wat leidt tot slechte hechting bij niet-polaire fotoresist en frequent oplichten van fotoresist. Door de losse structuur verloopt stoomoxidatie veel sneller dan droge oxidatie.

Natte zuurstofoxidatie

Voor natte zuurstofoxidatie stroomt zuurstofgas door verwarmd, zeer zuiver gedeïoniseerd water voordat het de reactiekamer binnengaat, zodat de zuurstof een bepaalde concentratie waterdamp vervoert. Het waterdampgehalte wordt bepaald door de temperatuur en de gasstroomsnelheid. Dit proces combineert de kenmerken van droge oxidatie en stoomoxidatie. De oxidatiesnelheid is hoger dan bij droge oxidatie, maar lager dan bij stoomoxidatie. In termen van filmkwaliteit is natte zuurstofoxidatie inferieur aan droge oxidatie, maar toch superieur aan stoomoxidatie.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitkwarts botenEnkwarts buizenvoor thermische oxidatieprocessen. 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