Processo de oxidação

A etapa mais básica de todos os processos é o processo de oxidação. O processo de oxidação consiste em colocar a pastilha de silício em uma atmosfera de oxidantes, como oxigênio ou vapor de água para tratamento térmico de alta temperatura (800 ~ 1200 ℃), e uma reação química ocorre na superfície da pastilha de silício para formar um filme de óxido (filme de SiO2).

O filme SiO2 é amplamente utilizado em processos de fabricação de semicondutores devido à sua alta dureza, alto ponto de fusão, boa estabilidade química, bom isolamento, pequeno coeficiente de expansão térmica e viabilidade do processo.

O papel do óxido de silício:

1. Proteção e isolamento do dispositivo, passivação de superfície. SiO2 possui características de dureza e boa densidade, o que pode proteger o wafer de silício de arranhões e danos durante o processo de fabricação.

2. Dielétrico de óxido de porta. SiO2 possui alta rigidez dielétrica e alta resistividade, boa estabilidade e pode ser usado como material dielétrico para a estrutura de óxido de porta da tecnologia MOS.

3. Barreira antidopagem. SiO2 pode ser usado como uma camada de barreira de máscara em processos de difusão, implantação de íons e corrosão.

4. Camada de óxido de almofada. Reduza o estresse entre o nitreto de silício e o silício.

5. Camada tampão de injeção. Reduza os danos da implantação iônica e o efeito de canalização.

6. Dielétrico entre camadas. Usado para isolamento entre camadas metálicas condutoras (geradas pelo método CVD)

Classificação e princípio da oxidação térmica:

De acordo com o gás utilizado na reação de oxidação, a oxidação térmica pode ser dividida em oxidação seca e oxidação úmida.

Oxidação de oxigênio seco: Si+O2-->SiO2

Oxidação de oxigênio úmido: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oxidação por vapor de água (oxigênio úmido): Si + H2O -->SiO2 + H2

A oxidação a seco utiliza apenas oxigênio puro (O2), portanto a taxa de crescimento do filme de óxido é lenta. É usado principalmente para formar filmes finos e pode formar óxidos com boa condutividade. A oxidação úmida usa oxigênio (O2) e vapor de água altamente solúvel (H2O). Portanto, o filme de óxido cresce rapidamente e forma um filme mais espesso. No entanto, em comparação com a oxidação seca, a densidade da camada de óxido formada pela oxidação húmida é baixa. Geralmente, na mesma temperatura e tempo, o filme de óxido obtido por oxidação úmida é cerca de 5 a 10 vezes mais espesso que o filme de óxido obtido por oxidação a seco.