Oxidationsproces

Det mest grundlæggende trin i alle processer er oxidationsprocessen. Oxidationsprocessen er at placere siliciumwaferen i en atmosfære af oxidanter såsom oxygen eller vanddamp til højtemperatur varmebehandling (800~1200 ℃), og en kemisk reaktion sker på overfladen af ​​siliciumwaferen for at danne en oxidfilm (SiO2-film).

SiO2-film er meget udbredt i halvlederfremstillingsprocesser på grund af dens høje hårdhed, høje smeltepunkt, gode kemiske stabilitet, god isolering, lille termisk udvidelseskoefficient og procesgennemførlighed.

Siliciumoxids rolle:

1. Enhedsbeskyttelse og isolering, overfladepassivering. SiO2 har egenskaberne hårdhed og god densitet, som kan beskytte siliciumwaferen mod ridser og skader under fremstillingsprocessen.

2. Gate oxid dielektrisk. SiO2 har høj dielektrisk styrke og høj resistivitet, god stabilitet og kan bruges som et dielektrisk materiale til MOS-teknologiens gateoxidstruktur.

3. Dopingbarriere. SiO2 kan bruges som et maskebarrierelag i diffusions-, ionimplantations- og ætsningsprocesser.

4. Pudeoxidlag. Reducer spændingen mellem siliciumnitrid og silicium.

5. Injektionsbufferlag. Reducer ionimplantationsskader og kanaliseringseffekt.

6. Dielektrisk mellemlag. Anvendes til isolering mellem ledende metallag (genereret ved CVD-metoden)

Klassificering og princip for termisk oxidation:

I henhold til den gas, der anvendes i oxidationsreaktionen, kan termisk oxidation opdeles i tør oxidation og våd oxidation.

Tør oxygenoxidation: Si+O2-->SiO2

Våd oxygenoxidation: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Vanddampoxidation (våd oxygen): Si + H2O -->SiO2 + H2

Tør oxidation bruger kun ren oxygen (O2), så væksthastigheden af ​​oxidfilmen er langsom. Det bruges hovedsageligt til at danne tynde film og kan danne oxider med god ledningsevne. Våd oxidation bruger både oxygen (O2) og meget opløselig vanddamp (H2O). Derfor vokser oxidfilmen hurtigt og danner en tykkere film. Sammenlignet med tør oxidation er tætheden af ​​oxidlaget dannet ved våd oxidation imidlertid lav. Generelt ved samme temperatur og tid er oxidfilmen opnået ved vådoxidation ca. 5 til 10 gange tykkere end oxidfilmen opnået ved tøroxidation.