Процес окислення

Основною стадією всіх процесів є процес окислення. Процес окислення полягає в тому, щоб помістити кремнієву пластину в атмосферу окислювачів, таких як кисень або водяна пара, для високотемпературної термічної обробки (800~1200 ℃), і на поверхні кремнієвої пластини відбувається хімічна реакція з утворенням оксидної плівки. (плівка SiO2).

Плівка SiO2 широко використовується в процесах виробництва напівпровідників через її високу твердість, високу температуру плавлення, хорошу хімічну стабільність, гарну ізоляцію, малий коефіцієнт теплового розширення та здійсненність процесу.

Роль оксиду кремнію:

1. Захист та ізоляція пристрою, пасивація поверхні. SiO2 має характеристики твердості та хорошої щільності, які можуть захистити кремнієву пластину від подряпин і пошкоджень під час виробничого процесу.

2. Затворний оксидний діелектрик. SiO2 має високу діелектричну міцність і високий питомий опір, хорошу стабільність і може бути використаний як діелектричний матеріал для оксидної структури затвора MOS-технології.

3. Допінговий бар'єр. SiO2 можна використовувати як бар’єрний шар маски в процесах дифузії, іонної імплантації та травлення.

4. Оксидний шар накладки. Зменшити напругу між нітридом кремнію та кремнієм.

5. Ін'єкційний буферний шар. Зменшити пошкодження іонної імплантації та ефект каналізації.

6. Міжшаровий діелектрик. Використовується для ізоляції між струмопровідними металевими шарами (генерується методом CVD)

Класифікація та принцип термічного окислення:

Відповідно до газу, який використовується в реакції окислення, термічне окислення можна розділити на сухе окислення та вологе окислення.

Сухе окислення киснем: Si+O2-->SiO2

Мокре окислення киснем: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Окислення водяною парою (вологий кисень): Si + H2O -->SiO2 + H2

При сухому окисленні використовується лише чистий кисень (O2), тому швидкість росту оксидної плівки повільна. Він в основному використовується для формування тонких плівок і може утворювати оксиди з хорошою провідністю. Для вологого окислення використовуються як кисень (O2), так і добре розчинна водяна пара (H2O). Тому оксидна плівка швидко росте і утворює більш товсту плівку. Однак у порівнянні з сухим окисленням щільність оксидного шару, утвореного мокрим окисленням, низька. Як правило, за тієї самої температури та часу оксидна плівка, отримана мокрим окисленням, приблизно в 5-10 разів товщі, ніж оксидна плівка, отримана сухим окисленням.