Oxidación en el procesamiento de semiconductores

En la fabricación de semiconductores, en diversos procesos interviene una amplia gama de sustancias químicas altamente reactivas. La interacción de estas sustancias puede provocar problemas como cortocircuitos, especialmente cuando entran en contacto entre sí. Los procesos de oxidación desempeñan un papel fundamental en la prevención de tales problemas al crear una capa protectora en la oblea, conocida como capa de óxido, que actúa como una barrera entre diferentes químicos.

Uno de los principales objetivos de la oxidación es formar una capa de dióxido de silicio (SiO2) en la superficie de la oblea. Esta capa de SiO2, a menudo denominada película de vidrio, es muy estable y resistente a la penetración de otros productos químicos. También evita el flujo de corriente eléctrica entre circuitos, asegurando que el dispositivo semiconductor funcione correctamente. Por ejemplo, en los MOSFET (transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico), la puerta y el canal de corriente están aislados por una fina capa de óxido conocida como óxido de puerta. Esta capa de óxido es esencial para controlar el flujo de corriente sin contacto directo entre la puerta y el canal.

secuencia del proceso semiconductor

Tipos de procesos de oxidación

Oxidación húmeda

La oxidación húmeda implica exponer la oblea a vapor de alta temperatura (H2O). Este método se caracteriza por su rápida tasa de oxidación, lo que lo hace ideal para aplicaciones donde se requiere una capa de óxido más gruesa en un tiempo relativamente corto. La presencia de moléculas de agua permite una oxidación más rápida ya que el H2O tiene una masa molecular menor que otros gases comúnmente utilizados en procesos de oxidación.

Sin embargo, si bien la oxidación húmeda es rápida, tiene sus limitaciones. La capa de óxido producida por oxidación húmeda tiende a tener menor uniformidad y densidad en comparación con otros métodos. Además, el proceso genera subproductos como hidrógeno (H2), que en ocasiones puede interferir con los pasos posteriores del proceso de fabricación de semiconductores. A pesar de estos inconvenientes, la oxidación húmeda sigue siendo un método ampliamente utilizado para producir capas de óxido más gruesas.

Oxidación Seca

La oxidación seca utiliza oxígeno (O2) a alta temperatura, a menudo combinado con nitrógeno (N2), para formar la capa de óxido. La velocidad de oxidación en este proceso es más lenta en comparación con la oxidación húmeda debido a la mayor masa molecular del O2 en comparación con el H2O. Sin embargo, la capa de óxido formada por oxidación seca es más uniforme y densa, lo que la hace ideal para aplicaciones donde se requiere una capa de óxido más delgada pero de mayor calidad.

Una ventaja clave de la oxidación seca es la ausencia de subproductos como el hidrógeno, lo que garantiza un proceso más limpio y es menos probable que interfiera con otras etapas de la fabricación de semiconductores. Este método es especialmente adecuado para capas delgadas de óxido utilizadas en dispositivos que requieren un control preciso sobre el espesor y la calidad del óxido, como en los óxidos de puerta para MOSFET.

Oxidación de radicales libres

El método de oxidación de radicales libres utiliza moléculas de oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) a alta temperatura para crear un entorno químico altamente reactivo. Este proceso opera a una velocidad de oxidación más lenta, pero la capa de óxido resultante tiene una uniformidad y densidad excepcionales. La alta temperatura involucrada en el proceso conduce a la formación de radicales libres (especies químicas altamente reactivas) que facilitan la oxidación.

Uno de los principales beneficios de la oxidación por radicales libres es su capacidad para oxidar no sólo el silicio sino también otros materiales como el nitruro de silicio (Si3N4), que a menudo se utiliza como capa protectora adicional en dispositivos semiconductores. La oxidación de radicales libres también es muy eficaz para oxidar (100) obleas de silicio, que tienen una disposición atómica más densa en comparación con otros tipos de obleas de silicio.

La combinación de alta reactividad y condiciones de oxidación controladas en la oxidación de radicales libres da como resultado una capa de óxido que es superior en términos de uniformidad y densidad. Esto lo convierte en una excelente opción para aplicaciones que requieren capas de óxido duraderas y altamente confiables, particularmente en dispositivos semiconductores avanzados.

---

Semicorex ofrece alta calidadPiezas de SiCpara procesos de difusión. Si tiene alguna consulta o necesita detalles adicionales, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Teléfono de contacto # +86-13567891907

Correo electrónico: sales@semicorex.com