Termilise oksüdatsiooni peamised tüübid

Kvaliteetsete pooljuhtseadmete valmistamisel moodustatakse SiO₂-kiled tavaliselt substraadi pinnatöötluseks oksüdatsiooniprotsesside kaudu ning nende levinumate rakenduste hulka kuuluvad lisandite tõkkekihid, pinnaisolatsioonikihid, väravaoksiidikihid, väljaoksiidid ja kaitseoksiidid. Oksüdatsiooniatmosfääril põhinevate vahvlite valmistamise põhiprotsessidena liigitatakse termiline oksüdatsioon kuivoksüdatsiooniks, märjaks hapniku oksüdatsiooniks ja auruga oksüdatsiooniks.

Kuiv oksüdatsioon

Kuivoksüdatsioon viiakse läbi puhta ja kuiva hapniku sisestamisega reaktsioonikambrisse. Kõrgetel temperatuuridel reageerivad hapnikumolekulid vahvli pinnal oleva räni aatomitega, moodustades esialgse SiO₂ kihi, blokeerides hapnikumolekulide ja räni pinna vahelise otsese kontakti. Järgnevas oksüdatsiooniprotsessis peavad hapnikumolekulid difundeeruma läbi olemasoleva SiO₂ kihi, et jõuda edasiseks reaktsiooniks Si/SiO₂ liideseni. Sel põhjusel muutub Si / SiO₂ liides pidevalt, mille tulemuseks on mittetäielik SiOₓ lõpliku oksiidikihi ja substraadi vahel, mis viib veelgi liidese olekute moodustumiseni. Kuivoksüdatsiooni teel moodustunud SiO₂ kihil on tihe struktuur, suurepärane ühtlus ja suurepärane protsessi korratavus. Need seovad kindlalt mittepolaarse fotoresistiga, takistavad fotoresisti koorumist ja tagavad suurepärase litograafia eraldusvõime, muutes need parimaks valikuks fotoresistiga kokkupuutuvate oksiidikihtide jaoks.

Klooriga legeeritud oksüdatsioon on kuivoksüdatsiooni variant. Protsessi käigus lisatakse kuivale hapnikule väike kogus kloori sisaldavaid gaasilisi ühendeid nagu gaasiline kloor, vesinikkloriid, trikloroetüleen või trikloroetaan. Kloor inkorporeerub oksiidikihti ja koguneb SiO₂/Si liidese lähedusse. See püüab kinni liikuvad ioonid (nt naatriumioonid) ja deaktiveerib need. Samal ajal moodustab kloor liideses Cl-Si-O komplekse, mis neutraliseerivad liidese laenguid ja täidavad hapnikuvabu kohti. See vähendab liidese oleku tihedust ja minimeerib SiO₂ kile defekte. Kõrgetel temperatuuridel reageerib kloor pikaajaliselt kasutatud oksüdatsiooniahjudes kogunenud lisanditega, moodustades lenduvaid ühendeid, mis kambrist väljuvad. Klooriga legeeritud oksüdatsioon vähendab seega ränis sisalduvaid lisandeid, alandab rekombinatsioonikeskusi ja pikendab vähemuskandja eluiga.

Auru oksüdeerimine

Auruga oksüdeerimisel kasutatakse reaktsioonikambris veeauru. Veeaur tekib kõrge puhtusastmega deioniseeritud veest või gaasilise vesiniku ja hapniku põlemisreaktsioonist. Kõrgetel temperatuuridel reageerib veeaur vahvli pinnal oleva räniga, moodustades esialgse SiO₂ kihi. Veemolekulid reageerivad esmalt pinna SiO₂-ga, moodustades silanoolrühmad (Si-OH). Need rühmad difundeeruvad läbi oksiidikihi SiO₂/Si liidesesse ja jätkavad reageerimist räni aatomitega. Suurem osa genereeritud vesinikust väljub liidesest, samas kui osa ühineb hapnikuga, moodustades hüdroksüülrühmi (-OH).

Auruga oksüdeerimisel toodetud SiO₂-kilel on silanoolstruktuur koos mittesillatavate hapnikuaatomitega, kus iga hapnikuaatom seostub ainult ühe räni aatomiga. Sellised oksiidkiled on vähem tihedad ja neil on halb protsessi korratavus. Hüdroksüülrühmad imavad kergesti niiskust ja muudavad kile polaarseks, mis põhjustab mittepolaarse fotoresistiga halva nakkumise ja sagedase fotoresisti tõstmise. Selle lahtise struktuuri tõttu toimub auruga oksüdatsioon palju kiiremini kui kuivoksüdatsioon.

Märg hapniku oksüdatsioon

Märghapniku oksüdeerimiseks läbib hapnikugaas enne reaktsioonikambrisse sisenemist kuumutatud kõrge puhtusastmega deioniseeritud vett, nii et hapnik kannab teatud kontsentratsiooni veeauru. Veeauru sisaldus määratakse temperatuuri ja gaasi voolukiiruse järgi. See protsess ühendab kuivoksüdatsiooni ja auruga oksüdatsiooni omadused. Selle oksüdatsioonikiirus on kõrgem kui kuivoksüdatsioonil, kuid madalam kui auruga oksüdatsioonil. Kile kvaliteedi poolest on hapniku märgoksüdatsioon madalam kui kuivoksüdatsioon, kuid parem kui auruga oksüdatsioon.

Semicorex pakub kõrget kvaliteetikvartspaadidjakvartstorudtermilise oksüdatsiooni protsesside jaoks. Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega kindlasti ühendust.

Kontakttelefon # +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com