Introduksjonen til tre typer oksidasjonsprosesser

Oksidasjonsprosess refererer til prosessen med å tilveiebringe oksidanter (som oksygen, vanndamp) og termisk energi på silisiumoblater, forårsaker en kjemisk reaksjon mellom silisium og oksidantene for å danne en beskyttende silisiumdioksid (SiO₂) film.

Tre typer oksidasjonsprosesser

1. Tørr oksidasjon:

I tørr oksidasjonsprosess blir wafere utsatt for et høytemperaturmiljø beriket med ren O₂ for oksidasjon. Tørroksidasjon går sakte fordi oksygenmolekyler er tyngre enn vannmolekyler. Imidlertid er det fordelaktig for produksjon av tynne, høykvalitets oksidlag fordi denne langsommere hastigheten muliggjør mer nøyaktig kontroll over tykkelsen på filmen. Denne prosessen kan produsere en homogen SiO2-film med høy tetthet uten å produsere uønskede biprodukter som hydrogen. Den er egnet for produksjon av tynne oksidlag i enheter som krever presis kontroll over oksidtykkelse og kvalitet, for eksempel MOSFET-portoksider.

2. Våtoksidasjon:

Våtoksidasjon fungerer ved å utsette silisiumskiver for en høytemperatur vanndamp, som utløser en kjemisk reaksjon mellom silisium og dampen for å danne silisiumdioksid (SiO₂). Denne prosessen produserer oksidlag med lav jevnhet og tetthet og produserer uønskede biprodukter som H2, som vanligvis ikke brukes i kjerneprosessen. Dette er fordi veksthastigheten til oksidfilmen er raskere fordi reaktiviteten til vanndamp er høyere enn for rent oksygen. Derfor brukes våtoksidasjon vanligvis ikke i kjerneprosessene til halvlederproduksjon.

3. Radikal oksidasjon:  

I radikaloksidasjonsprosessen varmes silisiumplaten opp til en høy temperatur, hvor oksygenatomer og hydrogenmolekyler kombineres for å danne svært aktive frie radikalgasser. Disse gassene reagerer med silisiumplaten for å danne en SiO2-film.

Dens fremtredende fordel er høy reaktivitet: den kan danne jevne filmer på vanskelig tilgjengelige områder (f.eks. avrundede hjørner) og på materialer med lav reaktivitet (f.eks. silisiumnitrid). Dette gjør den godt egnet for produksjon av komplekse strukturer som 3D-halvledere som krever svært ensartede oksidfilmer av høy kvalitet.