Основни видове термично окисление

При производството на полупроводникови устройства от висок клас SiO₂ филмите обикновено се образуват чрез процеси на окисление за повърхностна обработка на субстрата и техните общи приложения включват бариерни слоеве с добавка, повърхностни изолационни слоеве, оксидни слоеве на затвора, полеви оксиди и жертвени оксиди. Като основни процеси в производството на пластини, базирани на окислителната атмосфера, термичното окисление се класифицира на сухо окисление, мокро кислородно окисление и окисление с пара.

Сухо окисление

Сухото окисляване се извършва чрез въвеждане на чист и сух кислород в реакционната камера. При високи температури молекулите на кислорода реагират със силициевите атоми на повърхността на пластината, за да образуват първоначален слой SiO₂, блокирайки директния контакт между молекулите на кислорода и повърхността на силикона. В последващия процес на окисление, кислородните молекули трябва да дифундират през съществуващия слой SiO₂, за да достигнат интерфейса Si/SiO₂ за по-нататъшна реакция. Поради тази причина интерфейсът Si/SiO₂ постоянно се променя, което води до непълен SiOₓ между крайния оксиден слой и субстрата, което допълнително води до образуването на интерфейсни състояния. Слоят SiO₂, образуван чрез сухо окисление, се отличава с плътна структура, превъзходна еднородност и отлична повторяемост на процеса. Те се свързват здраво с неполярен фоторезист, предотвратяват отлепването на фоторезиста и осигуряват голяма литографска разделителна способност, което ги прави най-добрият избор за оксидни слоеве в контакт с фоторезиста.

Окислението с добавка на хлор е вариант на сухото окисление. По време на процеса към сух кислород се добавя малко количество хлорсъдържащи газообразни съединения като хлорен газ, хлороводород, трихлоретилен или трихлороетан. Хлорът се включва в оксидния слой и се натрупва близо до интерфейса SiO₂/Si. Той улавя подвижните йони (напр. натриеви йони) и ги деактивира. Междувременно хлорът образува комплекси Cl-Si-O на границата, които неутрализират зарядите на повърхността и запълват свободните места на кислорода. Това намалява плътността на състоянието на интерфейса и свежда до минимум дефектите във филма SiO₂. При високи температури хлорът реагира с примесите, натрупани в дългосрочно използвани окислителни пещи, за да образува летливи съединения, които се изпускат извън камерата. По този начин легираното с хлор окисление намалява примесите в силиция, понижава рекомбинационните центрове и увеличава живота на малцинствения носител.

Парно окисление

Окислението с пара използва водна пара вътре в реакционната камера. Водната пара се генерира от дейонизирана вода с висока чистота или реакцията на изгаряне на водород и кислород. При високи температури водната пара реагира със силиций върху повърхността на пластината, за да образува първоначалния слой SiO₂. Водните молекули първо реагират с повърхностния SiO₂, за да образуват силанолни групи (Si-OH). Тези групи дифундират през оксидния слой към интерфейса SiO₂/Si и продължават да реагират със силициевите атоми. По-голямата част от генерирания водород излиза от интерфейса, докато част се комбинира с кислорода, за да образува хидроксилни групи (-OH).

Филмът SiO₂, произведен чрез парно окисление, има структура на силанол с кислородни атоми без свързване, където всеки кислороден атом се свързва само с един силициев атом. Такива оксидни филми са по-малко плътни и имат лоша повторяемост на процеса. Хидроксилните групи лесно абсорбират влагата и правят филма полярен, което води до лоша адхезия с неполярен фоторезист и често повдигане на фоторезиста. Поради рохкавата си структура парното окисление протича много по-бързо от сухото окисление.

Мокро кислородно окисление

За мокро кислородно окисление, кислородният газ преминава през нагрята дейонизирана вода с висока чистота, преди да влезе в реакционната камера, така че кислородът носи определена концентрация на водна пара. Съдържанието на водни пари се определя от температурата и дебита на газа. Този процес съчетава характеристиките на сухо окисление и окисление с пара. Неговата скорост на окисление е по-висока от сухата окисление, но по-ниска от окисляването с пара. По отношение на качеството на филма, мокрото кислородно окисление е по-ниско от сухото окисление, но превъзхожда окислението с пара.

Semicorex предлага високо качествокварцови лодкиикварцови тръбиза процеси на термично окисление. Ако имате 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