Introduktionen til tre typer oxidationsprocesser

Oxidationsproces refererer til processen med at tilvejebringe oxidanter (såsom oxygen, vanddamp) og termisk energi på siliciumoblater, hvilket forårsager en kemisk reaktion mellem silicium og oxidanterne til dannelse af en beskyttende siliciumdioxid (SiO2) film.

Tre typer oxidationsprocesser

1. Tør oxidation:

I tør oxidationsprocessen udsættes wafers for et højtemperaturmiljø beriget med ren O₂ til oxidation. Tør oxidation forløber langsomt, fordi iltmolekyler er tungere end vandmolekyler. Det er dog fordelagtigt til fremstilling af tynde oxidlag af høj kvalitet, fordi denne langsommere hastighed muliggør en mere præcis kontrol over filmens tykkelse. Denne proces kan producere en homogen SiO2-film med høj densitet uden at producere uønskede biprodukter som brint. Den er velegnet til produktion af tynde oxidlag i enheder, der kræver præcis kontrol over oxidtykkelse og kvalitet, såsom MOSFET gate-oxider.

2. Våd oxidation:

Vådoxidation fungerer ved at udsætte siliciumwafers for en højtemperaturvanddamp, som udløser en kemisk reaktion mellem silicium og dampen til dannelse af siliciumdioxid (SiO₂). Denne proces producerer oxidlag med lav ensartethed og tæthed og producerer uønskede biprodukter såsom H2, som typisk ikke anvendes i kerneprocessen. Dette skyldes, at væksthastigheden af ​​oxidfilmen er hurtigere, fordi vanddampens reaktivitet er højere end ren oxygen. Derfor bruges våd oxidation normalt ikke i kerneprocesserne i halvlederfremstilling.

3. Radikal oxidation:  

I radikaloxidationsprocessen opvarmes siliciumwaferen til en høj temperatur, hvorefter oxygenatomer og brintmolekyler kombineres og danner højaktive frie radikaler. Disse gasser reagerer med siliciumwaferen og danner en SiO2-film.

Dens fremtrædende fordel er høj reaktivitet: den kan danne ensartede film i svært tilgængelige områder (f.eks. afrundede hjørner) og på materialer med lav reaktivitet (f.eks. siliciumnitrid). Dette gør den velegnet til fremstilling af komplekse strukturer som 3D-halvledere, der kræver meget ensartede oxidfilm af høj kvalitet.