Процес на окисление

Най-основният етап от всички процеси е процесът на окисление. Процесът на окисляване е поставянето на силициевата пластина в атмосфера на окислители като кислород или водна пара за високотемпературна топлинна обработка (800~1200 ℃) и протича химическа реакция на повърхността на силиконовата пластина за образуване на оксиден филм (SiO2 филм).

Филмът SiO2 се използва широко в процесите на производство на полупроводници поради неговата висока твърдост, висока точка на топене, добра химическа стабилност, добра изолация, малък коефициент на топлинно разширение и осъществимост на процеса.

Ролята на силициевия оксид:

1. Защита и изолация на устройството, повърхностна пасивация. SiO2 има характеристиките на твърдост и добра плътност, които могат да предпазят силиконовата пластина от надраскване и повреда по време на производствения процес.

2. Гейт оксиден диелектрик. SiO2 има висока диелектрична якост и високо съпротивление, добра стабилност и може да се използва като диелектричен материал за оксидната структура на портата на MOS технологията.

3. Допинг бариера. SiO2 може да се използва като маскиращ бариерен слой при процеси на дифузия, йонна имплантация и ецване.

4. Оксиден слой на подложката. Намалете напрежението между силициевия нитрид и силиция.

5. Инжекционен буферен слой. Намалете увреждането на йонната имплантация и ефекта на канализиране.

6. Междинен диелектрик. Използва се за изолация между проводими метални слоеве (генерирани чрез CVD метод)

Класификация и принцип на термично окисление:

Според газа, използван в реакцията на окисление, термичното окисление може да бъде разделено на сухо окисление и мокро окисление.

Сухо кислородно окисление: Si+O2-->SiO2

Мокро кислородно окисление: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Окисление с водна пара (мокър кислород): Si + H2O -->SiO2 + H2

Сухото окисляване използва само чист кислород (O2), така че скоростта на растеж на оксидния филм е бавна. Използва се главно за образуване на тънки филми и може да образува оксиди с добра проводимост. Мокрото окисляване използва както кислород (O2), така и силно разтворими водни пари (H2O). Поради това оксидният филм расте бързо и образува по-дебел филм. Въпреки това, в сравнение със сухото окисление, плътността на оксидния слой, образуван от мокрото окисляване, е ниска. Обикновено, при същата температура и време, оксидният филм, получен чрез мокро окисление, е около 5 до 10 пъти по-дебел от оксидния филм, получен чрез сухо окисление.