Principalele tipuri de oxidare termică

În fabricarea dispozitivelor semiconductoare de ultimă generație, filmele de SiO₂ se formează în mod obișnuit prin procese de oxidare pentru tratarea suprafeței substratului, iar aplicațiile lor comune includ straturi de barieră dopantă, straturi de izolație de suprafață, straturi de oxid de poartă, oxizi de câmp și oxizi de sacrificiu. Ca procese de bază în fabricarea plachetelor, bazate pe atmosfera de oxidare, oxidarea termică este clasificată în oxidare uscată, oxidare umedă a oxigenului și oxidare cu abur.

Oxidare uscată

Oxidarea uscată se realizează prin introducerea de oxigen pur și uscat în camera de reacție. La temperaturi ridicate, moleculele de oxigen reacţionează cu atomii de siliciu de pe suprafaţa plachetei pentru a forma un strat iniţial de SiO₂, blocând contactul direct între moleculele de oxigen şi suprafaţa de siliciu. În procesul de oxidare ulterior, moleculele de oxigen trebuie să difuzeze prin stratul existent de SiO₂ pentru a ajunge la interfața Si/SiO₂ pentru o reacție ulterioară. Din acest motiv, interfața Si/SiO₂ se schimbă constant, ceea ce are ca rezultat SiOₓ incomplet între stratul de oxid final și substrat, ducând în continuare la formarea stărilor de interfață. Stratul de SiO₂ format prin oxidare uscată prezintă o structură densă, uniformitate superioară și repetabilitate excelentă a procesului. Se leagă ferm de fotorezistul nepolar, previne exfolierea fotorezistului și asigură o rezoluție excelentă a litografiei, făcându-le cea mai bună alegere pentru straturile de oxid care contactează fotorezistul.

Oxidarea dopată cu clor este o variantă a oxidării uscate. În timpul procesului, la oxigenul uscat se adaugă o cantitate mică de compuși gazoși care conțin clor, cum ar fi clorul gazos, acidul clorhidric, tricloretilena sau tricloroetanul. Clorul se încorporează în stratul de oxid și se acumulează lângă interfața SiO₂/Si. Captează ionii mobili (de exemplu, ionii de sodiu) și îi dezactivează. Între timp, clorul formează complexe Cl-Si-O la interfață, care neutralizează sarcinile de interfață și umplu locurile libere de oxigen. Acest lucru reduce densitatea stării interfeței și minimizează defectele din filmul de SiO₂. La temperaturi ridicate, clorul reacționează cu impuritățile acumulate în cuptoarele de oxidare utilizate pe termen lung pentru a forma compuși volatili care sunt evacuați din cameră. Oxidarea dopată cu clor reduce astfel impuritățile din siliciu, scade centrii de recombinare și crește durata de viață a purtătorului minoritar.

Oxidarea cu abur

Oxidarea cu abur utilizează vapori de apă în interiorul camerei de reacție. Vaporii de apă sunt generați din apă deionizată de înaltă puritate sau din reacția de ardere a hidrogenului și oxigenului gazos. La temperaturi ridicate, vaporii de apă reacţionează cu siliciul de pe suprafaţa plachetei pentru a forma stratul iniţial de SiO₂. Moleculele de apă reacţionează mai întâi cu suprafaţa SiO₂ pentru a forma grupări silanol (Si-OH). Aceste grupări difuzează prin stratul de oxid către interfața SiO₂/Si și continuă să reacționeze cu atomii de siliciu. Majoritatea hidrogenului generat scapă de la interfață, în timp ce o parte se combină cu oxigenul pentru a forma grupări hidroxil (-OH).

Filmul de SiO₂ produs prin oxidarea cu abur are o structură de silanol cu ​​atomi de oxigen fără punte, în care fiecare atom de oxigen se leagă doar de un atom de siliciu. Astfel de filme de oxid sunt mai puțin dense și au o repetabilitate slabă a procesului. Grupările hidroxil absorb ușor umiditatea și fac filmul polar, ceea ce duce la o aderență slabă cu fotorezistul nepolar și ridicarea frecventă a fotorezistului. Datorită structurii sale libere, oxidarea cu abur are loc mult mai repede decât oxidarea uscată.

Oxidarea umedă a oxigenului

Pentru oxidarea umedă a oxigenului, oxigenul gazos trece prin apă deionizată de înaltă puritate încălzită înainte de a intra în camera de reacție, astfel încât oxigenul transportă o anumită concentrație de vapori de apă. Conținutul de vapori de apă este determinat de temperatură și debitul de gaz. Acest proces combină caracteristicile oxidării uscate și oxidării cu abur. Rata sa de oxidare este mai mare decât oxidarea uscată, dar mai mică decât oxidarea cu abur. În ceea ce privește calitatea filmului, oxidarea umedă a oxigenului este inferioară oxidării uscate, dar superioară oxidării cu abur.

Semicorex oferă calitate înaltăbărci de cuarțşituburi de cuarțpentru procesele de oxidare termică. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com