Oksidasjon i halvlederbehandling

I halvlederproduksjon er et bredt spekter av svært reaktive kjemikalier involvert i ulike prosesser. Samspillet mellom disse stoffene kan føre til problemer som kortslutning, spesielt når de kommer i kontakt med hverandre. Oksidasjonsprosesser spiller en kritisk rolle for å forhindre slike problemer ved å lage et beskyttende lag på waferen, kjent som oksidlaget, som fungerer som en barriere mellom ulike kjemikalier.

Et av hovedmålene med oksidasjon er å danne et lag av silisiumdioksid (SiO2) på overflaten av skiven. Dette SiO2-laget, ofte referert til som en glassfilm, er svært stabilt og motstandsdyktig mot penetrering av andre kjemikalier. Det forhindrer også flyten av elektrisk strøm mellom kretser, og sikrer at halvlederenheten fungerer som den skal. For eksempel, i MOSFET-er (metall-oksid-halvleder-felteffekttransistorer), er porten og strømkanalen isolert av et tynt oksidlag kjent som portoksidet. Dette oksidlaget er essensielt for å kontrollere strømmen uten direkte kontakt mellom porten og kanalen.

halvlederprosesssekvens

Typer oksidasjonsprosesser

Våt oksidasjon

Våtoksidasjon innebærer å utsette waferen for høytemperaturdamp (H2O). Denne metoden kjennetegnes ved sin raske oksidasjonshastighet, noe som gjør den ideell for applikasjoner der det kreves et tykkere oksidlag på relativt kort tid. Tilstedeværelsen av vannmolekyler muliggjør raskere oksidasjon siden H2O har en mindre molekylmasse enn andre gasser som vanligvis brukes i oksidasjonsprosesser.

Men mens våt oksidasjon er rask, har den sine begrensninger. Oksydlaget produsert ved våtoksidasjon har en tendens til å ha lavere jevnhet og tetthet sammenlignet med andre metoder. I tillegg genererer prosessen biprodukter som hydrogen (H2), som noen ganger kan forstyrre påfølgende trinn i halvlederfremstillingsprosessen. Til tross for disse ulempene er våtoksidasjon fortsatt en mye brukt metode for å produsere tykkere oksidlag.

Tørr oksidasjon

Tørroksidasjon bruker høytemperatur oksygen (O2), ofte kombinert med nitrogen (N2), for å danne oksidlaget. Oksydasjonshastigheten i denne prosessen er langsommere sammenlignet med våtoksidasjon på grunn av den høyere molekylmassen til O2 sammenlignet med H2O. Imidlertid er oksidlaget dannet ved tørr oksidasjon mer jevnt og tettere, noe som gjør det ideelt for applikasjoner der det kreves et tynnere, men høyere kvalitet oksidlag.

En viktig fordel med tørr oksidasjon er fraværet av biprodukter som hydrogen, noe som sikrer en renere prosess som er mindre sannsynlig å forstyrre andre stadier av halvlederproduksjon. Denne metoden er spesielt egnet for tynne oksidlag som brukes i enheter som krever presis kontroll over tykkelsen og kvaliteten på oksidet, for eksempel i portoksider for MOSFET-er.

Fri radikal oksidasjon

Friradikaloksidasjonsmetoden bruker høytemperatur oksygen (O2) og hydrogen (H2) molekyler for å skape et svært reaktivt kjemisk miljø. Denne prosessen opererer med en langsommere oksidasjonshastighet, men det resulterende oksidlaget har eksepsjonell ensartethet og tetthet. Den høye temperaturen involvert i prosessen fører til dannelsen av frie radikaler - svært reaktive kjemiske arter - som letter oksidasjon.

En av de største fordelene med friradikaloksidasjon er dens evne til å oksidere ikke bare silisium, men også andre materialer som silisiumnitrid (Si3N4), som ofte brukes som et ekstra beskyttende lag i halvlederenheter. Friradikaloksidasjon er også svært effektiv for å oksidere (100) silisiumskiver, som har et tettere atomarrangement sammenlignet med andre typer silisiumskiver.

Kombinasjonen av høy reaktivitet og kontrollerte oksidasjonsforhold ved friradikaloksidasjon resulterer i et oksidlag som er overlegent både når det gjelder jevnhet og tetthet. Dette gjør det til et utmerket valg for applikasjoner som krever svært pålitelige og holdbare oksidlag, spesielt i avanserte halvlederenheter.

---

Semicorex tilbyr høy kvalitetSiC delerfor diffusjonsprosesser. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com