Процесс окисления

Самой основной стадией всех процессов является процесс окисления. Процесс окисления заключается в помещении кремниевой пластины в атмосферу окислителей, таких как кислород или водяной пар, для высокотемпературной термообработки (800 ~ 1200 ℃), при этом на поверхности кремниевой пластины происходит химическая реакция с образованием оксидной пленки. (пленка SiO2).

Пленка SiO2 широко используется в процессах производства полупроводников из-за ее высокой твердости, высокой температуры плавления, хорошей химической стабильности, хорошей изоляции, небольшого коэффициента теплового расширения и технологической осуществимости.

Роль оксида кремния:

1. Защита и изоляция устройства, пассивация поверхности. SiO2 обладает характеристиками твердости и хорошей плотности, что позволяет защитить кремниевую пластину от царапин и повреждений в процессе производства.

2. Затворный оксидный диэлектрик. SiO2 обладает высокой диэлектрической прочностью и высоким удельным сопротивлением, хорошей стабильностью и может использоваться в качестве диэлектрического материала для оксидной структуры затвора МОП-технологии.

3. Допинговый барьер. SiO2 можно использовать в качестве барьерного слоя маски в процессах диффузии, ионной имплантации и травления.

4. Оксидный слой подушки. Уменьшите напряжение между нитридом кремния и кремнием.

5. Инжекционный буферный слой. Уменьшите повреждение ионной имплантации и эффект каналирования.

6. Межслойный диэлектрик. Используется для изоляции между проводящими металлическими слоями (создается методом CVD).

Классификация и принцип термического окисления:

В зависимости от газа, используемого в реакции окисления, термическое окисление можно разделить на сухое окисление и мокрое окисление.

Сухое кислородное окисление: Si+O2-->SiO2

Влажное кислородное окисление: Si+ H2O + O2 -> SiO2 + H2.

Окисление водяным паром (влажный кислород): Si + H2O -->SiO2 + H2

При сухом окислении используется только чистый кислород (O2), поэтому скорость роста оксидной пленки низкая. Он в основном используется для формирования тонких пленок и может образовывать оксиды с хорошей проводимостью. При мокром окислении используется как кислород (O2), так и хорошо растворимый водяной пар (H2O). Поэтому оксидная пленка быстро растет и образует более толстую пленку. Однако по сравнению с сухим оксидированием плотность оксидного слоя, образующегося при мокром оксидировании, невелика. Обычно при одинаковой температуре и времени оксидная пленка, полученная мокрым окислением, примерно в 5-10 раз толще, чем оксидная пленка, полученная сухим окислением.