Proseso ng Oksihenasyon

Ang pinakapangunahing yugto ng lahat ng mga proseso ay ang proseso ng oksihenasyon. Ang proseso ng oksihenasyon ay upang ilagay ang silicon wafer sa isang kapaligiran ng mga oxidant tulad ng oxygen o singaw ng tubig para sa mataas na temperatura na paggamot sa init (800~1200 ℃), at isang kemikal na reaksyon ang nangyayari sa ibabaw ng silicon wafer upang bumuo ng isang oxide film (Pelikula ng SiO2).

Ang SiO2 film ay malawakang ginagamit sa mga proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor dahil sa mataas na tigas, mataas na punto ng pagkatunaw, mahusay na katatagan ng kemikal, mahusay na pagkakabukod, maliit na koepisyent ng pagpapalawak ng thermal, at pagiging posible ng proseso.

Ang papel ng silicon oxide:

1. Proteksyon at paghihiwalay ng device, pagwawalang-bahala sa ibabaw. Ang SiO2 ay may mga katangian ng tigas at magandang density, na maaaring maprotektahan ang silicon wafer mula sa mga gasgas at pinsala sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura.

2. Gate oxide dielectric. Ang SiO2 ay may mataas na lakas ng dielectric at mataas na resistivity, mahusay na katatagan, at maaaring magamit bilang isang dielectric na materyal para sa istraktura ng gate oxide ng teknolohiya ng MOS.

3. Doping barrier. Ang SiO2 ay maaaring gamitin bilang mask barrier layer sa diffusion, ion implantation, at etching process.

4. Pad oxide layer. Bawasan ang stress sa pagitan ng silicon nitride at silicon.

5. Injection buffer layer. Bawasan ang pinsala sa pagtatanim ng ion at epekto ng channeling.

6. Interlayer dielectric. Ginagamit para sa pagkakabukod sa pagitan ng conductive metal layers (binuo ng CVD method)

Pag-uuri at prinsipyo ng thermal oxidation:

Ayon sa gas na ginamit sa reaksyon ng oksihenasyon, ang thermal oxidation ay maaaring nahahati sa dry oxidation at wet oxidation.

Dry oxygen oxidation: Si+O2-->SiO2

Wet oxygen oxidation: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oksihenasyon ng singaw ng tubig (basang oxygen): Si + H2O -->SiO2 + H2

Gumagamit lamang ng purong oxygen (O2) ang dry oxidation, kaya mabagal ang growth rate ng oxide film. Ito ay pangunahing ginagamit upang bumuo ng mga manipis na pelikula at maaaring bumuo ng mga oxide na may mahusay na kondaktibiti. Ang basang oksihenasyon ay gumagamit ng parehong oxygen (O2) at mataas na natutunaw na singaw ng tubig (H2O). Samakatuwid, ang oxide film ay mabilis na lumalaki at bumubuo ng isang mas makapal na pelikula. Gayunpaman, kumpara sa dry oxidation, mababa ang density ng layer ng oxide na nabuo sa pamamagitan ng wet oxidation. Sa pangkalahatan, sa parehong temperatura at oras, ang oxide film na nakuha sa pamamagitan ng wet oxidation ay humigit-kumulang 5 hanggang 10 beses na mas makapal kaysa sa oxide film na nakuha ng dry oxidation.