Sissejuhatus kolme tüüpi oksüdatsiooniprotsessidesse

Oksüdatsiooniprotsess viitab protsessile, mille käigus ränile antakse oksüdeerijaid (nagu hapnik, veeaur) ja soojusenergiatvahvlid, põhjustades räni ja oksüdeerijate vahel keemilise reaktsiooni, moodustades kaitsva ränidioksiidi (SiO₂) kile.

Kolme tüüpi oksüdatsiooniprotsesse

1. Kuivoksüdatsioon:

Kuivoksüdatsiooniprotsessis allutatakse vahvlid oksüdeerimiseks kõrge temperatuuriga keskkonda, mis on rikastatud puhta O₂-ga. Kuivoksüdatsioon kulgeb aeglaselt, kuna hapnikumolekulid on veemolekulidest raskemad. Siiski on see kasulik õhukeste kvaliteetsete oksiidikihtide tootmisel, kuna see aeglasem kiirus võimaldab täpsemalt kontrollida kile paksust. See protsess võib tekitada homogeense suure tihedusega SiO₂ kile, tekitamata soovimatuid kõrvalsaadusi nagu vesinik. See sobib õhukeste oksiidikihtide tootmiseks seadmetes, mis nõuavad täpset kontrolli oksiidi paksuse ja kvaliteedi üle, näiteks MOSFET-värava oksiidid.

2. Märgoksüdatsioon:

Märgoksüdatsioon toimib ränivahvlite kokkupuutel kõrge temperatuuriga veeauruga, mis käivitab räni ja auru vahelise keemilise reaktsiooni, moodustades ränidioksiidi (SiO₂). See protsess tekitab madala ühtluse ja tihedusega oksiidikihte ning ebasoovitavaid kõrvalsaadusi, nagu H2, mida tavaliselt põhiprotsessis ei kasutata. Selle põhjuseks on asjaolu, et oksiidkile kasvukiirus on kiirem, kuna veeauru reaktsioonivõime on kõrgem kui puhta hapniku oma. Seetõttu ei kasutata pooljuhtide tootmise põhiprotsessides tavaliselt märgoksüdatsiooni.

3. Radikaalne oksüdatsioon:  

Radikaalses oksüdatsiooniprotsessis kuumutatakse räniplaat kõrge temperatuurini, mille järel hapnikuaatomid ja vesiniku molekulid ühinevad, moodustades väga aktiivsed vabade radikaalide gaasid. Need gaasid reageerivad ränivahvliga, moodustades SiO₂-kile.

Selle silmapaistvaks eeliseks on kõrge reaktsioonivõime: see võib moodustada ühtseid kilesid raskesti ligipääsetavates kohtades (nt ümarad nurgad) ja madala reaktsioonivõimega materjalidel (nt räninitriid). See muudab selle hästi sobivaks keerukate struktuuride, näiteks 3D-pooljuhtide tootmiseks, mis nõuavad väga ühtlaseid ja kvaliteetseid oksiidkilesid.