Proceso de oxidación

La etapa más básica de todos los procesos es el proceso de oxidación. El proceso de oxidación consiste en colocar la oblea de silicio en una atmósfera de oxidantes como oxígeno o vapor de agua para un tratamiento térmico a alta temperatura (800 ~ 1200 ℃), y se produce una reacción química en la superficie de la oblea de silicio para formar una película de óxido. (Película de SiO2).

La película de SiO2 se usa ampliamente en procesos de fabricación de semiconductores debido a su alta dureza, alto punto de fusión, buena estabilidad química, buen aislamiento, pequeño coeficiente de expansión térmica y viabilidad del proceso.

El papel del óxido de silicio:

1. Protección y aislamiento de dispositivos, pasivación de superficies. El SiO2 tiene las características de dureza y buena densidad, lo que puede proteger la oblea de silicio de rayones y daños durante el proceso de fabricación.

2. Dieléctrico de óxido de compuerta. El SiO2 tiene alta rigidez dieléctrica y alta resistividad, buena estabilidad y puede usarse como material dieléctrico para la estructura de óxido de puerta de la tecnología MOS.

3. Barrera antidopaje. El SiO2 se puede utilizar como capa de barrera de máscara en procesos de difusión, implantación de iones y grabado.

4. Capa de óxido de almohadilla. Reducir la tensión entre el nitruro de silicio y el silicio.

5. Capa tampón de inyección. Reduce el daño por implantación de iones y el efecto de canalización.

6. Dieléctrico de capa intermedia. Se utiliza para aislamiento entre capas metálicas conductoras (generadas por el método CVD)

Clasificación y principio de oxidación térmica:

Según el gas utilizado en la reacción de oxidación, la oxidación térmica se puede dividir en oxidación seca y oxidación húmeda.

Oxidación de oxígeno seco: Si+O2-->SiO2

Oxidación húmeda de oxígeno: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oxidación por vapor de agua (oxígeno húmedo): Si + H2O -->SiO2 + H2

La oxidación seca utiliza sólo oxígeno puro (O2), por lo que la tasa de crecimiento de la película de óxido es lenta. Se utiliza principalmente para formar películas delgadas y puede formar óxidos con buena conductividad. La oxidación húmeda utiliza tanto oxígeno (O2) como vapor de agua altamente soluble (H2O). Por tanto, la película de óxido crece rápidamente y forma una película más gruesa. Sin embargo, en comparación con la oxidación seca, la densidad de la capa de óxido formada por la oxidación húmeda es baja. Generalmente, a la misma temperatura y tiempo, la película de óxido obtenida por oxidación húmeda es aproximadamente de 5 a 10 veces más gruesa que la película de óxido obtenida por oxidación seca.