Основні види термічного окислення

У виробництві високоякісних напівпровідникових пристроїв плівки SiO₂ зазвичай утворюються за допомогою процесів окислення для обробки поверхні підкладки, і їхнє загальне застосування включає бар’єрні шари допантів, шари поверхневої ізоляції, оксидні шари затвора, польові оксиди та жертвуючі оксиди. Як основні процеси у виготовленні пластин, засновані на атмосфері окислення, термічне окислення класифікується на сухе окислення, вологе окислення киснем і окислення парою.

Сухе окислення

Сухе окислення здійснюється шляхом введення в реакційну камеру чистого сухого кисню. При високих температурах молекули кисню реагують з атомами кремнію на поверхні пластини, утворюючи початковий шар SiO₂, який блокує прямий контакт між молекулами кисню та поверхнею кремнію. У подальшому процесі окислення молекули кисню повинні дифундувати через наявний шар SiO₂, щоб досягти межі Si/SiO₂ для подальшої реакції. З цієї причини межа розділу Si/SiO₂ постійно змінюється, що призводить до неповного SiOₓ між кінцевим шаром оксиду та підкладкою, що далі призводить до формування станів розділу. Шар SiO₂, утворений сухим окисленням, має щільну структуру, чудову однорідність і відмінну повторюваність процесу. Вони міцно з’єднуються з неполярним фоторезистом, запобігають відшарування фоторезисту та забезпечують високу роздільну здатність літографії, що робить їх найкращим вибором для оксидних шарів, що контактують із фоторезистом.

Окислення з додаванням хлору є різновидом сухого окислення. Під час процесу до сухого кисню додається невелика кількість хлорвмісних газоподібних сполук, таких як газоподібний хлор, хлористий водень, трихлоретилен або трихлоретан. Хлор проникає в оксидний шар і накопичується біля межі SiO₂/Si. Він затримує рухомі іони (наприклад, іони натрію) і деактивує їх. Тим часом хлор утворює на межі розділу комплекси Cl-Si-O, які нейтралізують заряди розділу та заповнюють кисневі вакансії. Це зменшує щільність міжфазного стану та зводить до мінімуму дефекти в плівці SiO₂. При високих температурах хлор реагує з домішками, накопиченими в довгостроково використовуваних окислювальних печах, утворюючи леткі сполуки, які виводяться з камери. Таким чином, леговане хлором окислення зменшує домішки в кремнії, знижує центри рекомбінації та збільшує час життя неосновних носіїв.

Окислення парою

Парове окислення використовує водяну пару всередині реакційної камери. Водяна пара утворюється з високочистої деіонізованої води або реакції згоряння водню та кисню. При високих температурах водяна пара реагує з кремнієм на поверхні пластини, утворюючи початковий шар SiO₂. Молекули води спочатку реагують з поверхнею SiO₂, утворюючи силанольні групи (Si-OH). Ці групи дифундують через шар оксиду до межі SiO₂/Si і продовжують реагувати з атомами кремнію. Більша частина утвореного водню виходить із межі розділу, а частина з’єднується з киснем, утворюючи гідроксильні групи (-OH).

Плівка SiO₂, отримана окисленням водяною парою, має силанольну структуру з немостиковими атомами кисню, де кожен атом кисню зв’язується лише з одним атомом кремнію. Такі оксидні плівки менш щільні та мають погану повторюваність процесу. Гідроксильні групи легко поглинають вологу і роблять плівку полярною, що призводить до поганої адгезії з неполярним фоторезистом і частого підняття фоторезисту. Завдяки своїй пухкій структурі парове окислення протікає набагато швидше, ніж сухе.

Вологе окислення киснем

Для вологого окислення киснем газоподібний кисень проходить через нагріту деіонізовану воду високого ступеня чистоти перед тим, як потрапити в реакційну камеру, так що кисень переносить певну концентрацію водяної пари. Вміст водяної пари визначається температурою і швидкістю потоку газу. Цей процес поєднує характеристики сухого окислення та окислення водяною парою. Його швидкість окислення вища, ніж при сухому окисленні, але нижча, ніж при окисленні парою. З точки зору якості плівки, вологе кисневе окислення поступається сухому окисленню, але перевершує окислення парою.

Semicorex пропонує високу якістькварцові човниікварцові трубкидля процесів термічного окислення. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com