عملية الأكسدة

المرحلة الأساسية لجميع العمليات هي عملية الأكسدة. تتمثل عملية الأكسدة في وضع رقاقة السيليكون في جو من المواد المؤكسدة مثل الأكسجين أو بخار الماء للمعالجة الحرارية ذات درجات الحرارة العالية (800 ~ 1200 درجة مئوية)، ويحدث تفاعل كيميائي على سطح رقاقة السيليكون لتشكيل فيلم أكسيد (فيلم SiO2).

يستخدم فيلم SiO2 على نطاق واسع في عمليات تصنيع أشباه الموصلات بسبب صلابته العالية، ونقطة الانصهار العالية، والاستقرار الكيميائي الجيد، والعزل الجيد، ومعامل التمدد الحراري الصغير، وجدوى العملية.

دور أكسيد السيليكون:

1. حماية الجهاز وعزله وتخميل السطح. يتميز SiO2 بخصائص الصلابة والكثافة الجيدة، والتي يمكن أن تحمي رقاقة السيليكون من الخدوش والأضرار أثناء عملية التصنيع.

2. بوابة أكسيد عازلة. يتمتع SiO2 بقوة عازلة عالية ومقاومة عالية واستقرار جيد ويمكن استخدامه كمادة عازلة لهيكل أكسيد البوابة لتقنية MOS.

3. حاجز المنشطات. يمكن استخدام SiO2 كطبقة حاجز قناع في عمليات الانتشار وزرع الأيونات والحفر.

4. طبقة أكسيد الوسادة. تقليل الضغط بين نيتريد السيليكون والسيليكون.

5. طبقة عازلة للحقن. تقليل ضرر زرع الأيونات وتأثير التوجيه.

6. الطبقة العازلة البينية. يستخدم للعزل بين الطبقات المعدنية الموصلة (المولدة بطريقة CVD)

تصنيف ومبدأ الأكسدة الحرارية:

وفقا للغاز المستخدم في تفاعل الأكسدة، يمكن تقسيم الأكسدة الحرارية إلى أكسدة جافة وأكسدة رطبة.

أكسدة الأكسجين الجاف: Si+O2-->SiO2

أكسدة الأكسجين الرطب: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

أكسدة بخار الماء (الأكسجين الرطب): Si + H2O --> SiO2 + H2

تستخدم الأكسدة الجافة الأكسجين النقي فقط (O2)، وبالتالي فإن معدل نمو طبقة الأكسيد يكون بطيئًا. يتم استخدامه بشكل أساسي لتشكيل الأغشية الرقيقة ويمكن أن يشكل أكاسيد ذات موصلية جيدة. تستخدم الأكسدة الرطبة كلا من الأكسجين (O2) وبخار الماء عالي الذوبان (H2O). لذلك، ينمو فيلم الأكسيد بسرعة ويشكل طبقة أكثر سمكًا. ومع ذلك، بالمقارنة مع الأكسدة الجافة، فإن كثافة طبقة الأكسيد المتكونة بواسطة الأكسدة الرطبة منخفضة. بشكل عام، في نفس درجة الحرارة والوقت، يكون سمك طبقة الأكسيد الناتج عن الأكسدة الرطبة حوالي 5 إلى 10 مرات أكثر سمكًا من طبقة الأكسيد التي يتم الحصول عليها عن طريق الأكسدة الجافة.