Oksidasyon Süreci

Tüm proseslerin en temel aşaması oksidasyon prosesidir. Oksidasyon işlemi, silikon levhayı, yüksek sıcaklıkta ısıl işlem (800 ~ 1200 ° C) için oksijen veya su buharı gibi oksidanlardan oluşan bir atmosfere yerleştirmektir ve silikon levhanın yüzeyinde bir oksit filmi oluşturmak için kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. (SiO2 filmi).

SiO2 filmi, yüksek sertliği, yüksek erime noktası, iyi kimyasal stabilitesi, iyi yalıtımı, küçük termal genleşme katsayısı ve işlem yapılabilirliği nedeniyle yarı iletken üretim süreçlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Silikon oksidin rolü:

1. Cihaz koruması ve izolasyonu, yüzey pasivasyonu. SiO2, silikon levhayı üretim işlemi sırasında çizilmelere ve hasarlara karşı koruyabilen sertlik ve iyi yoğunluk özelliklerine sahiptir.

2. Kapı oksit dielektrik. SiO2, yüksek dielektrik dayanıma ve yüksek dirence, iyi stabiliteye sahiptir ve MOS teknolojisinin geçit oksit yapısı için dielektrik malzeme olarak kullanılabilir.

3. Doping bariyeri. SiO2, difüzyon, iyon implantasyonu ve aşındırma işlemlerinde maske bariyer katmanı olarak kullanılabilir.

4. Ped oksit tabakası. Silikon nitrür ve silikon arasındaki gerilimi azaltın.

5. Enjeksiyon tampon katmanı. İyon implantasyon hasarını ve kanal etkisini azaltın.

6. Katmanlar arası dielektrik. İletken metal katmanlar arasında izolasyon amacıyla kullanılır (CVD yöntemiyle üretilir)

Termal oksidasyonun sınıflandırılması ve prensibi:

Oksidasyon reaksiyonunda kullanılan gaza göre termal oksidasyon, kuru oksidasyon ve ıslak oksidasyon olarak ikiye ayrılabilir.

Kuru oksijen oksidasyonu: Si+O2-->SiO2

Islak oksijen oksidasyonu: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Su buharı oksidasyonu (ıslak oksijen): Si + H2O -->SiO2 + H2

Kuru oksidasyonda yalnızca saf oksijen (O2) kullanılır, dolayısıyla oksit filmin büyüme hızı yavaştır. Esas olarak ince filmler oluşturmak için kullanılır ve iyi iletkenliğe sahip oksitler oluşturabilir. Islak oksidasyonda hem oksijen (O2) hem de yüksek oranda çözünür su buharı (H2O) kullanılır. Bu nedenle oksit film hızla büyür ve daha kalın bir film oluşturur. Ancak kuru oksidasyonla karşılaştırıldığında ıslak oksidasyonla oluşan oksit tabakasının yoğunluğu düşüktür. Genellikle aynı sıcaklık ve sürede ıslak oksidasyonla elde edilen oksit film, kuru oksidasyonla elde edilen oksit filmden yaklaşık 5 ila 10 kat daha kalındır.