Окисление в обработката на полупроводници

В производството на полупроводници, широка гама от силно реактивни химикали участват в различни процеси. Взаимодействието на тези вещества може да доведе до проблеми като късо съединение, особено когато влязат в контакт едно с друго. Процесите на окисляване играят критична роля за предотвратяване на подобни проблеми чрез създаване на защитен слой върху пластината, известен като оксиден слой, който действа като бариера между различните химикали.

Една от основните цели на окисляването е да се образува слой от силициев диоксид (SiO2) върху повърхността на пластината. Този SiO2 слой, често наричан стъклен филм, е много стабилен и устойчив на проникване на други химикали. Той също така предотвратява протичането на електрически ток между веригите, като гарантира, че полупроводниковото устройство функционира правилно. Например в MOSFET (метал-оксид-полупроводникови транзистори с полеви ефекти) портата и токовият канал са изолирани от тънък оксиден слой, известен като оксид на вратата. Този оксиден слой е от съществено значение за контролиране на потока на ток без директен контакт между портата и канала.

последователност на полупроводникови процеси

Видове окислителни процеси

Мокро окисление

Мокрото окисляване включва излагане на пластината на пара с висока температура (H2O). Този метод се характеризира с бърза скорост на окисление, което го прави идеален за приложения, където се изисква по-дебел оксиден слой за сравнително кратко време. Наличието на водни молекули позволява по-бързо окисляване, тъй като H2O има по-малка молекулна маса от другите газове, които обикновено се използват в процесите на окисление.

Въпреки това, докато мокрото окисление е бързо, то има своите ограничения. Оксидният слой, получен чрез мокро окисление, има тенденция да има по-ниска еднородност и плътност в сравнение с други методи. Освен това, процесът генерира странични продукти като водород (H2), които понякога могат да попречат на следващите стъпки в процеса на производство на полупроводници. Въпреки тези недостатъци, мокрото оксидиране остава широко използван метод за производство на по-дебели оксидни слоеве.

Сухо окисление

Сухото окисляване използва високотемпературен кислород (O2), често комбиниран с азот (N2), за образуване на оксиден слой. Скоростта на окисление в този процес е по-бавна в сравнение с мокрото окисление поради по-високата молекулна маса на O2 в сравнение с H2O. Въпреки това, оксидният слой, образуван чрез сухо окисление, е по-равномерен и по-плътен, което го прави идеален за приложения, където се изисква по-тънък, но по-висококачествен оксиден слой.

Ключово предимство на сухото окисление е липсата на странични продукти като водород, което осигурява по-чист процес, който е по-малко вероятно да пречи на други етапи от производството на полупроводници. Този метод е особено подходящ за тънки оксидни слоеве, използвани в устройства, изискващи прецизен контрол върху дебелината и качеството на оксида, като например в оксидите на затвора за MOSFET.

Свободнорадикално окисление

Методът на свободнорадикално окисление използва високотемпературни кислородни (O2) и водородни (H2) молекули за създаване на силно реактивна химическа среда. Този процес протича с по-бавна скорост на окисление, но полученият оксиден слой има изключителна еднородност и плътност. Високата температура, участваща в процеса, води до образуването на свободни радикали - силно реактивни химически видове - които улесняват окисляването.

Едно от основните предимства на окисляването със свободни радикали е способността му да окислява не само силиций, но и други материали като силициев нитрид (Si3N4), който често се използва като допълнителен защитен слой в полупроводникови устройства. Окислението със свободни радикали също е много ефективно при окисляването на (100) силициеви пластини, които имат по-плътно атомно подреждане в сравнение с други видове силициеви пластини.

Комбинацията от висока реактивност и контролирани условия на окисляване при окисление със свободни радикали води до оксиден слой, който е превъзходен по отношение както на еднородност, така и на плътност. Това го прави отличен избор за приложения, които изискват високонадеждни и издръжливи оксидни слоеве, особено в модерни полупроводникови устройства.

---

Semicorex предлага високо качествоSiC частиза дифузионни процеси. Ако имате някакви запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com