Hovedtyper av termisk oksidasjon

I high-end halvlederenhetsfremstilling dannes SiO₂-filmer vanligvis via oksidasjonsprosesser for overflatebehandling av underlag, og deres vanlige anvendelser inkluderer dopingbarrierelag, overflateisolasjonslag, portoksidlag, feltoksider og offeroksider. Som kjerneprosesser i waferfabrikasjon, basert på oksidasjonsatmosfæren, klassifiseres termisk oksidasjon i tørroksidasjon, våt oksygenoksidasjon og dampoksidasjon.

Tørr oksidasjon

Tørroksidasjon utføres ved å innføre rent og tørt oksygen i reaksjonskammeret. Ved høye temperaturer reagerer oksygenmolekyler med silisiumatomer på waferoverflaten for å danne et initialt SiO₂-lag, og blokkerer direkte kontakt mellom oksygenmolekyler og silisiumoverflaten. I den påfølgende oksidasjonsprosessen må oksygenmolekyler diffundere gjennom det eksisterende SiO₂-laget for å nå Si/SiO₂-grensesnittet for videre reaksjon. Av denne grunn er Si/SiO2-grensesnittet i konstant endring, noe som resulterer i ufullstendig SiOₓ mellom det endelige oksidlaget og substratet, noe som ytterligere fører til dannelsen av grensesnitttilstander. SiO2-laget dannet ved tørr oksidasjon har en tett struktur, overlegen ensartethet og utmerket prosess repeterbarhet. De binder seg fast med ikke-polar fotoresist, forhindrer avskalling av fotoresist og sikrer god litografisk oppløsning, noe som gjør dem til det beste valget for fotoresist-kontaktende oksidlag.

Klor-dopet oksidasjon er en variant av tørr oksidasjon. Under prosessen tilsettes en liten mengde klorholdige gassformige forbindelser som klorgass, hydrogenklorid, trikloretylen eller trikloretan til tørt oksygen. Klor inkorporeres i oksidlaget og akkumuleres nær SiO₂/Si-grensesnittet. Den fanger mobile ioner (f.eks. natriumioner) og deaktiverer dem. I mellomtiden danner klor Cl-Si-O-komplekser ved grensesnittet, som nøytraliserer grensesnittladninger og fyller ledige oksygenplasser. Dette reduserer grensesnitttilstandstettheten og minimerer defekter i SiO₂-filmen. Ved høye temperaturer reagerer klor med urenheter akkumulert i langtidsbrukte oksidasjonsovner for å danne flyktige forbindelser som tømmes ut av kammeret. Klor-dopet oksidasjon reduserer dermed urenheter i silisium, senker rekombinasjonssentre og øker minoritetsbærerens levetid.

Dampoksidasjon

Dampoksidasjon bruker vanndamp inne i reaksjonskammeret. Vanndampen genereres fra avionisert vann med høy renhet eller forbrenningsreaksjonen av hydrogen og oksygengass. Ved høye temperaturer reagerer vanndamp med silisium på waferoverflaten for å danne det første SiO2-laget. Vannmolekyler reagerer først med overflaten SiO2 for å danne silanolgrupper (Si-OH). Disse gruppene diffunderer gjennom oksidlaget til SiO2/Si-grensesnittet og fortsetter å reagere med silisiumatomer. Det meste av det genererte hydrogenet slipper ut fra grensesnittet, mens en del kombineres med oksygen for å danne hydroksylgrupper (-OH).

SiO2-filmen produsert ved dampoksidasjon har en silanolstruktur med ikke-brodannende oksygenatomer, hvor hvert oksygenatom binder seg til kun ett silisiumatom. Slike oksidfilmer er mindre tette og har dårlig repeterbarhet. Hydroksylgruppene absorberer lett fuktighet og gjør filmen polar, noe som fører til dårlig vedheft med ikke-polar fotoresist og hyppig fotoresistløfting. På grunn av sin løse struktur går dampoksidasjon mye raskere enn tørroksidasjon.

Våt oksygenoksidering

For våt oksygenoksidasjon passerer oksygengass gjennom oppvarmet høyrent avionisert vann før det kommer inn i reaksjonskammeret, slik at oksygenet bærer en viss konsentrasjon av vanndamp. Vanndampinnholdet bestemmes av temperatur og gassstrømningshastighet. Denne prosessen kombinerer egenskapene til tørr oksidasjon og dampoksidasjon. Oksydasjonshastigheten er høyere enn tørroksidasjon, men lavere enn dampoksidasjon. Når det gjelder filmkvalitet, er våt oksygenoksidasjon dårligere enn tørroksidasjon, men overlegen dampoksidasjon.

Semicorex tilbyr høy kvalitetkvartsbåterogkvartsrørfor termiske oksidasjonsprosesser. 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