Oxidation i halvledarbearbetning

Inom halvledartillverkning är ett brett spektrum av mycket reaktiva kemikalier involverade i olika processer. Interaktionen mellan dessa ämnen kan leda till problem som kortslutning, särskilt när de kommer i kontakt med varandra. Oxidationsprocesser spelar en avgörande roll för att förhindra sådana problem genom att skapa ett skyddande skikt på skivan, känt som oxidskiktet, som fungerar som en barriär mellan olika kemikalier.

Ett av de primära målen med oxidation är att bilda ett lager av kiseldioxid (SiO2) på ytan av skivan. Detta SiO2-skikt, ofta kallat en glasfilm, är mycket stabilt och motståndskraftigt mot penetrering av andra kemikalier. Det förhindrar också flödet av elektrisk ström mellan kretsar, vilket säkerställer att halvledarenheten fungerar korrekt. Till exempel, i MOSFETs (metall-oxid-halvledarfälteffekttransistorer), är grinden och strömkanalen isolerade av ett tunt oxidskikt känt som grindoxiden. Detta oxidskikt är väsentligt för att kontrollera strömflödet utan direkt kontakt mellan grinden och kanalen.

halvledarprocesssekvens

Typer av oxidationsprocesser

Våtoxidation

Våtoxidation innebär att wafern utsätts för högtemperaturånga (H2O). Denna metod kännetecknas av sin snabba oxidationshastighet, vilket gör den idealisk för applikationer där ett tjockare oxidskikt krävs på relativt kort tid. Närvaron av vattenmolekyler möjliggör snabbare oxidation eftersom H2O har en mindre molekylmassa än andra gaser som vanligtvis används i oxidationsprocesser.

Men även om våtoxidation är snabb, har den sina begränsningar. Oxidskiktet som produceras genom våtoxidation tenderar att ha lägre enhetlighet och densitet jämfört med andra metoder. Dessutom genererar processen biprodukter som väte (H2), som ibland kan störa efterföljande steg i halvledartillverkningsprocessen. Trots dessa nackdelar förblir våtoxidation en allmänt använd metod för att framställa tjockare oxidskikt.

Torr oxidation

Torroxidation använder högtemperatursyre (O2), ofta i kombination med kväve (N2), för att bilda oxidskiktet. Oxidationshastigheten i denna process är långsammare jämfört med våtoxidation på grund av den högre molekylmassan av O2 jämfört med H2O. Oxidskiktet som bildas av torr oxidation är dock mer enhetligt och tätare, vilket gör det idealiskt för applikationer där ett tunnare oxidskikt av högre kvalitet krävs.

En viktig fördel med torr oxidation är frånvaron av biprodukter som väte, vilket säkerställer en renare process som är mindre sannolikt att störa andra stadier av halvledartillverkning. Denna metod är särskilt lämplig för tunna oxidskikt som används i enheter som kräver exakt kontroll över oxidens tjocklek och kvalitet, såsom i grindoxider för MOSFET.

Friradikaloxidation

Metoden för oxidation av fria radikaler använder högtemperaturmolekyler av syre (O2) och väte (H2) för att skapa en mycket reaktiv kemisk miljö. Denna process arbetar med en lägre oxidationshastighet, men det resulterande oxidskiktet har exceptionell enhetlighet och densitet. Den höga temperaturen som är involverad i processen leder till bildandet av fria radikaler - mycket reaktiva kemiska arter - som underlättar oxidation.

En av de stora fördelarna med oxidation av fria radikaler är dess förmåga att oxidera inte bara kisel utan även andra material som kiselnitrid (Si3N4), som ofta används som ett extra skyddsskikt i halvledarenheter. Friradikaloxidation är också mycket effektiv för att oxidera (100) kiselwafers, som har ett tätare atomarrangemang jämfört med andra typer av kiselwafers.

Kombinationen av hög reaktivitet och kontrollerade oxidationsförhållanden vid friradikaloxidation resulterar i ett oxidskikt som är överlägset både vad gäller enhetlighet och densitet. Detta gör den till ett utmärkt val för applikationer som kräver mycket pålitliga och hållbara oxidskikt, särskilt i avancerade halvledarenheter.

---

Semicorex erbjuder hög kvalitetSiC delarför diffusionsprocesser. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com