Oxidation i halvlederbehandling

I halvlederfremstilling er en lang række meget reaktive kemikalier involveret i forskellige processer. Samspillet mellem disse stoffer kan føre til problemer såsom kortslutninger, især når de kommer i kontakt med hinanden. Oxidationsprocesser spiller en afgørende rolle i at forhindre sådanne problemer ved at skabe et beskyttende lag på waferen, kendt som oxidlaget, som fungerer som en barriere mellem forskellige kemikalier.

Et af de primære mål med oxidation er at danne et lag af siliciumdioxid (SiO2) på overfladen af ​​waferen. Dette SiO2-lag, der ofte omtales som en glasfilm, er meget stabilt og modstandsdygtigt over for indtrængning af andre kemikalier. Det forhindrer også strømmen af ​​elektrisk strøm mellem kredsløb, hvilket sikrer, at halvlederenheden fungerer korrekt. For eksempel i MOSFET'er (metal-oxid-halvleder-felteffekttransistorer) er gate- og strømkanalen isoleret af et tyndt oxidlag kendt som gate-oxidet. Dette oxidlag er essentielt for at kontrollere strømmen af ​​strøm uden direkte kontakt mellem porten og kanalen.

halvlederprocessekvens

Typer af oxidationsprocesser

Våd oxidation

Vådoxidation involverer at udsætte waferen for højtemperaturdamp (H2O). Denne metode er kendetegnet ved dens hurtige oxidationshastighed, hvilket gør den ideel til applikationer, hvor der kræves et tykkere oxidlag på relativt kort tid. Tilstedeværelsen af ​​vandmolekyler giver mulighed for hurtigere oxidation, da H2O har en mindre molekylvægt end andre gasser, der almindeligvis anvendes i oxidationsprocesser.

Men mens våd oxidation er hurtig, har den sine begrænsninger. Oxidlaget fremstillet ved våd oxidation har en tendens til at have lavere ensartethed og tæthed sammenlignet med andre metoder. Derudover genererer processen biprodukter såsom brint (H2), som nogle gange kan interferere med efterfølgende trin i halvlederfremstillingsprocessen. På trods af disse ulemper forbliver vådoxidation en meget anvendt metode til fremstilling af tykkere oxidlag.

Tør oxidation

Tør oxidation bruger højtemperatur oxygen (O2), ofte kombineret med nitrogen (N2), til at danne oxidlaget. Oxidationshastigheden i denne proces er langsommere sammenlignet med våd oxidation på grund af den højere molekylære masse af O2 sammenlignet med H2O. Oxidlaget dannet ved tør oxidation er dog mere ensartet og tættere, hvilket gør det ideelt til applikationer, hvor der kræves et tyndere, men højere kvalitet oxidlag.

En vigtig fordel ved tør oxidation er fraværet af biprodukter som brint, hvilket sikrer en renere proces, der er mindre tilbøjelige til at forstyrre andre stadier af halvlederfremstilling. Denne metode er især velegnet til tynde oxidlag, der anvendes i enheder, der kræver præcis kontrol over tykkelsen og kvaliteten af ​​oxidet, såsom i gate-oxider til MOSFET'er.

Oxidation af frie radikaler

Metoden til oxidation af frie radikaler bruger højtemperatur oxygen (O2) og brint (H2) molekyler til at skabe et meget reaktivt kemisk miljø. Denne proces fungerer ved en langsommere oxidationshastighed, men det resulterende oxidlag har enestående ensartethed og tæthed. Den høje temperatur, der er involveret i processen, fører til dannelsen af ​​frie radikaler - stærkt reaktive kemiske arter - der letter oxidation.

En af de største fordele ved frie radikaler oxidation er dens evne til at oxidere ikke kun silicium, men også andre materialer såsom siliciumnitrid (Si3N4), som ofte bruges som et ekstra beskyttende lag i halvlederenheder. Fri radikal oxidation er også yderst effektiv til at oxidere (100) silicium wafers, som har et tættere atomarrangement sammenlignet med andre typer silicium wafers.

Kombinationen af ​​høj reaktivitet og kontrollerede oxidationsbetingelser ved fri radikaloxidation resulterer i et oxidlag, der er overlegent med hensyn til både ensartethed og tæthed. Dette gør det til et fremragende valg til applikationer, der kræver meget pålidelige og holdbare oxidlag, især i avancerede halvlederenheder.

---

Semicorex tilbyder høj kvalitetSiC partstil diffusionsprocesser. Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com