Окисление при обработке полупроводников

В производстве полупроводников в различных процессах участвует широкий спектр высокореактивных химикатов. Взаимодействие этих веществ может привести к таким проблемам, как короткое замыкание, особенно когда они вступают в контакт друг с другом. Процессы окисления играют решающую роль в предотвращении таких проблем, создавая на пластине защитный слой, известный как оксидный слой, который действует как барьер между различными химическими веществами.

Одной из основных целей окисления является образование слоя диоксида кремния (SiO2) на поверхности пластины. Этот слой SiO2, часто называемый стеклянной пленкой, очень стабилен и устойчив к проникновению других химикатов. Он также предотвращает протекание электрического тока между цепями, обеспечивая правильную работу полупроводникового устройства. Например, в МОП-транзисторах (полевых транзисторах металл-оксид-полупроводник) затвор и токовый канал изолированы тонким оксидным слоем, известным как оксид затвора. Этот оксидный слой необходим для управления потоком тока без прямого контакта между затвором и каналом.

последовательность процессов производства полупроводников

Виды окислительных процессов

Мокрое окисление

Мокрое окисление предполагает воздействие на пластину высокотемпературного пара (H2O). Этот метод характеризуется высокой скоростью окисления, что делает его идеальным для применений, где требуется более толстый оксидный слой за относительно короткое время. Присутствие молекул воды обеспечивает более быстрое окисление, поскольку H2O имеет меньшую молекулярную массу, чем другие газы, обычно используемые в процессах окисления.

Однако, хотя мокрое окисление происходит быстро, оно имеет свои ограничения. Оксидный слой, полученный методом мокрого окисления, имеет тенденцию иметь меньшую однородность и плотность по сравнению с другими методами. Кроме того, в процессе образуются побочные продукты, такие как водород (H2), который иногда может мешать последующим этапам процесса производства полупроводников. Несмотря на эти недостатки, мокрое окисление остается широко используемым методом получения более толстых оксидных слоев.

Сухое окисление

При сухом окислении используется высокотемпературный кислород (O2), часто в сочетании с азотом (N2), для формирования оксидного слоя. Скорость окисления в этом процессе медленнее по сравнению с мокрым окислением из-за более высокой молекулярной массы O2 по сравнению с H2O. Однако оксидный слой, образованный в результате сухого окисления, более однородный и плотный, что делает его идеальным для применений, где требуется более тонкий, но более качественный оксидный слой.

Ключевым преимуществом сухого окисления является отсутствие побочных продуктов, таких как водород, что обеспечивает более чистый процесс, который с меньшей вероятностью будет мешать другим этапам производства полупроводников. Этот метод особенно подходит для тонких оксидных слоев, используемых в устройствах, требующих точного контроля толщины и качества оксида, например, в оксидах затвора для МОП-транзисторов.

Свободнорадикальное окисление

Метод свободнорадикального окисления использует высокотемпературные молекулы кислорода (O2) и водорода (H2) для создания высокореактивной химической среды. Этот процесс происходит с более медленной скоростью окисления, но образующийся оксидный слой имеет исключительную однородность и плотность. Высокая температура, участвующая в этом процессе, приводит к образованию свободных радикалов — высокореактивных химических соединений, которые способствуют окислению.

Одним из основных преимуществ свободнорадикального окисления является его способность окислять не только кремний, но и другие материалы, такие как нитрид кремния (Si3N4), который часто используется в качестве дополнительного защитного слоя в полупроводниковых устройствах. Свободнорадикальное окисление также очень эффективно при окислении (100) кремниевых пластин, которые имеют более плотное расположение атомов по сравнению с другими типами кремниевых пластин.

Сочетание высокой реакционной способности и контролируемых условий окисления при свободнорадикальном окислении приводит к образованию оксидного слоя, превосходящего как по однородности, так и по плотности. Это делает его отличным выбором для применений, требующих высокой надежности и долговечности оксидных слоев, особенно в современных полупроводниковых устройствах.

---

Semicorex предлагает высококачественныеSiC деталидля диффузионных процессов. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com