Oksüdatsiooniprotsess

Kõigi protsesside kõige põhilisem etapp on oksüdatsiooniprotsess. Oksüdatsiooniprotsess seisneb räniplaadi asetamises oksüdeerijate, näiteks hapniku või veeauru atmosfääri, kõrgel temperatuuril (800–1200 ℃) kuumtöötlemiseks ja ränivahvli pinnal toimub keemiline reaktsioon, moodustades oksiidkile. (SiO2 kile).

SiO2 kilet kasutatakse pooljuhtide tootmisprotsessides laialdaselt selle kõrge kõvaduse, kõrge sulamistemperatuuri, hea keemilise stabiilsuse, hea isolatsiooni, väikese soojuspaisumise koefitsiendi ja protsessi teostatavuse tõttu.

Ränioksiidi roll:

1. Seadme kaitse ja isoleerimine, pinna passiveerimine. SiO2-l on kõvaduse ja hea tiheduse omadused, mis võivad kaitsta ränivahvlit kriimustuste ja kahjustuste eest tootmisprotsessi ajal.

2. Värava oksiiddielektrik. SiO2-l on kõrge dielektriline tugevus ja suur takistus, hea stabiilsus ning seda saab kasutada MOS-tehnoloogia väravaoksiidi struktuuri dielektrilise materjalina.

3. Dopingubarjäär. SiO2 saab kasutada maski tõkkekihina difusiooni-, iooniimplantatsiooni- ja söövitusprotsessides.

4. Padja oksiidikiht. Vähendage pinget räninitriidi ja räni vahel.

5. Süstimispuhvri kiht. Vähendage ioonide implantatsiooni kahjustusi ja kanalisatsiooniefekti.

6. Vahekihi dielektrik. Kasutatakse juhtivate metallikihtide vaheliseks isolatsiooniks (genereeritud CVD meetodil)

Termilise oksüdatsiooni klassifikatsioon ja põhimõte:

Vastavalt oksüdatsioonireaktsioonis kasutatavale gaasile võib termilise oksüdatsiooni jagada kuivoksüdatsiooniks ja märgoksüdatsiooniks.

Kuiv hapnikuga oksüdatsioon: Si+O2-->SiO2

Märg hapnikuga oksüdatsioon: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Veeauru oksüdatsioon (märg hapnik): Si + H2O -->SiO2 + H2

Kuivoksüdeerimisel kasutatakse ainult puhast hapnikku (O2), mistõttu oksiidkile kasvukiirus on aeglane. Seda kasutatakse peamiselt õhukeste kilede moodustamiseks ja see võib moodustada hea juhtivusega oksiide. Märgoksüdeerimisel kasutatakse nii hapnikku (O2) kui ka hästi lahustuvat veeauru (H2O). Seetõttu kasvab oksiidkile kiiresti ja moodustab paksema kile. Võrreldes kuivoksüdatsiooniga on märgoksüdatsioonil moodustunud oksiidikihi tihedus siiski madal. Üldjuhul on samal temperatuuril ja samal ajal märgoksüdeerimisel saadud oksiidkile umbes 5 kuni 10 korda paksem kui kuivoksüdatsioonil saadud oksiidkile.