Principales tipos de oxidación térmica

En la fabricación de dispositivos semiconductores de alta gama, las películas de SiO₂ generalmente se forman mediante procesos de oxidación para el tratamiento de la superficie del sustrato, y sus aplicaciones comunes incluyen capas de barrera dopante, capas de aislamiento de superficies, capas de óxido de puerta, óxidos de campo y óxidos de sacrificio. Como proceso central en la fabricación de obleas, basado en la atmósfera de oxidación, la oxidación térmica se clasifica en oxidación seca, oxidación húmeda con oxígeno y oxidación con vapor.

Oxidación Seca

La oxidación seca se realiza introduciendo oxígeno puro y seco en la cámara de reacción. A altas temperaturas, las moléculas de oxígeno reaccionan con los átomos de silicio en la superficie de la oblea para formar una capa inicial de SiO₂, bloqueando el contacto directo entre las moléculas de oxígeno y la superficie del silicio. En el proceso de oxidación posterior, las moléculas de oxígeno deben difundirse a través de la capa de SiO₂ existente para alcanzar la interfaz Si/SiO₂ para continuar la reacción. Por esta razón, la interfaz Si/SiO₂ cambia constantemente, lo que da como resultado un SiOₓ incompleto entre la capa de óxido final y el sustrato, lo que conduce además a la formación de estados de interfaz. La capa de SiO₂ formada por oxidación seca presenta una estructura densa, una uniformidad superior y una excelente repetibilidad del proceso. Se adhieren firmemente con fotorresistentes no polares, evitan que el fotorresistente se pele y garantizan una excelente resolución de litografía, lo que los convierte en la mejor opción para las capas de óxido que entran en contacto con el fotorresistente.

La oxidación dopada con cloro es una variante de la oxidación seca. Durante el proceso se añade al oxígeno seco una pequeña cantidad de compuestos gaseosos que contienen cloro, como cloro gaseoso, cloruro de hidrógeno, tricloroetileno o tricloroetano. El cloro se incorpora a la capa de óxido y se acumula cerca de la interfaz SiO₂/Si. Atrapa iones móviles (por ejemplo, iones de sodio) y los desactiva. Mientras tanto, el cloro forma complejos Cl-Si-O en la interfaz, que neutralizan las cargas de la interfaz y llenan las vacantes de oxígeno. Esto reduce la densidad del estado de la interfaz y minimiza los defectos dentro de la película de SiO₂. A altas temperaturas, el cloro reacciona con las impurezas acumuladas en los hornos de oxidación usados ​​durante mucho tiempo para formar compuestos volátiles que se expulsan de la cámara. La oxidación dopada con cloro reduce así las impurezas del silicio, reduce los centros de recombinación y aumenta la vida útil de los portadores minoritarios.

Oxidación por vapor

La oxidación con vapor utiliza vapor de agua dentro de la cámara de reacción. El vapor de agua se genera a partir de agua desionizada de alta pureza o de la reacción de combustión de hidrógeno y oxígeno gaseoso. A altas temperaturas, el vapor de agua reacciona con el silicio en la superficie de la oblea para formar la capa inicial de SiO₂. Las moléculas de agua reaccionan primero con la superficie SiO₂ para formar grupos silanol (Si-OH). Estos grupos se difunden a través de la capa de óxido hasta la interfaz SiO₂/Si y continúan reaccionando con los átomos de silicio. La mayor parte del hidrógeno generado escapa de la interfaz, mientras que una porción se combina con oxígeno para formar grupos hidroxilo (-OH).

La película de SiO₂ producida por oxidación con vapor tiene una estructura de silanol con átomos de oxígeno que no forman puentes, donde cada átomo de oxígeno se une a un solo átomo de silicio. Estas películas de óxido son menos densas y tienen una repetibilidad del proceso deficiente. Los grupos hidroxilo absorben fácilmente la humedad y hacen que la película sea polar, lo que provoca una mala adhesión con el fotoprotector no polar y un levantamiento frecuente del fotoprotector. Debido a su estructura suelta, la oxidación con vapor avanza mucho más rápido que la oxidación seca.

Oxidación de oxígeno húmedo

Para la oxidación húmeda de oxígeno, el gas oxígeno pasa a través de agua desionizada calentada de alta pureza antes de ingresar a la cámara de reacción, de modo que el oxígeno transporta una cierta concentración de vapor de agua. El contenido de vapor de agua está determinado por la temperatura y el caudal de gas. Este proceso combina las características de la oxidación seca y la oxidación con vapor. Su tasa de oxidación es mayor que la oxidación seca pero menor que la oxidación con vapor. En términos de calidad de la película, la oxidación húmeda con oxígeno es inferior a la oxidación seca pero superior a la oxidación con vapor.

Semicorex ofrece alta calidadbarcos de cuarzoytubos de cuarzopara procesos de oxidación térmica. 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