الأكسدة في معالجة أشباه الموصلات

في تصنيع أشباه الموصلات، يتم استخدام مجموعة واسعة من المواد الكيميائية شديدة التفاعل في عمليات مختلفة. تفاعل هذه المواد يمكن أن يؤدي إلى مشاكل مثل الدوائر القصيرة، خاصة عندما تتلامس مع بعضها البعض. تلعب عمليات الأكسدة دورًا حاسمًا في منع مثل هذه المشكلات عن طريق إنشاء طبقة واقية على الرقاقة، تُعرف باسم طبقة الأكسيد، والتي تعمل كحاجز بين المواد الكيميائية المختلفة.

أحد الأهداف الأساسية للأكسدة هو تكوين طبقة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) على سطح الرقاقة. تتميز طبقة SiO2 هذه، والتي يشار إليها غالبًا باسم الفيلم الزجاجي، بأنها مستقرة للغاية ومقاومة لاختراق المواد الكيميائية الأخرى. كما أنه يمنع تدفق التيار الكهربائي بين الدوائر، مما يضمن عمل الجهاز شبه الموصل بشكل صحيح. على سبيل المثال، في MOSFETs (ترانزستورات التأثير الميداني لأشباه الموصلات وأكسيد المعدن)، يتم عزل البوابة والقناة الحالية بواسطة طبقة أكسيد رقيقة تعرف باسم أكسيد البوابة. تعتبر طبقة الأكسيد هذه ضرورية للتحكم في تدفق التيار دون الاتصال المباشر بين البوابة والقناة.

تسلسل عملية أشباه الموصلات

أنواع عمليات الأكسدة

الأكسدة الرطبة

تتضمن الأكسدة الرطبة تعريض الرقاقة لبخار عالي الحرارة (H2O). تتميز هذه الطريقة بمعدل الأكسدة السريع، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب طبقة أكسيد أكثر سمكًا في وقت قصير نسبيًا. يسمح وجود جزيئات الماء بأكسدة أسرع نظرًا لأن كتلة جزيئية H2O أصغر من الغازات الأخرى الشائعة الاستخدام في عمليات الأكسدة.

ومع ذلك، على الرغم من أن الأكسدة الرطبة سريعة، إلا أن لها حدودها. تميل طبقة الأكسيد الناتجة عن الأكسدة الرطبة إلى أن تكون ذات تجانس وكثافة أقل مقارنة بالطرق الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تولد العملية منتجات ثانوية مثل الهيدروجين (H2)، والتي يمكن أن تتداخل أحيانًا مع الخطوات اللاحقة في عملية تصنيع أشباه الموصلات. على الرغم من هذه العيوب، تظل الأكسدة الرطبة طريقة مستخدمة على نطاق واسع لإنتاج طبقات أكسيد أكثر سمكًا.

الأكسدة الجافة

تستخدم الأكسدة الجافة الأكسجين عالي الحرارة (O2)، وغالبًا ما يتم دمجه مع النيتروجين (N2)، لتشكيل طبقة الأكسيد. يكون معدل الأكسدة في هذه العملية أبطأ مقارنة بالأكسدة الرطبة بسبب ارتفاع الكتلة الجزيئية لـ O2 مقارنة بـ H2O. ومع ذلك، فإن طبقة الأكسيد التي تتكون من الأكسدة الجافة تكون أكثر تجانسًا وكثافة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب طبقة أكسيد أرق ولكن ذات جودة أعلى.

الميزة الرئيسية للأكسدة الجافة هي عدم وجود منتجات ثانوية مثل الهيدروجين، مما يضمن عملية أنظف تقل احتمالية تداخلها مع المراحل الأخرى من تصنيع أشباه الموصلات. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لطبقات الأكسيد الرقيقة المستخدمة في الأجهزة التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في سمك وجودة الأكسيد، كما هو الحال في أكاسيد البوابة للدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET).

الأكسدة الجذرية الحرة

تستخدم طريقة الأكسدة الجذرية الحرة جزيئات الأكسجين (O2) والهيدروجين (H2) ذات درجة الحرارة العالية لخلق بيئة كيميائية شديدة التفاعل. تعمل هذه العملية بمعدل أكسدة أبطأ، لكن طبقة الأكسيد الناتجة تتمتع بتجانس وكثافة استثنائيين. تؤدي درجة الحرارة المرتفعة المتضمنة في هذه العملية إلى تكوين الجذور الحرة – وهي أنواع كيميائية شديدة التفاعل – تسهل عملية الأكسدة.

إحدى الفوائد الرئيسية للأكسدة الجذرية الحرة هي قدرتها على أكسدة ليس فقط السيليكون ولكن أيضًا مواد أخرى مثل نيتريد السيليكون (Si3N4)، والذي غالبًا ما يستخدم كطبقة حماية إضافية في أجهزة أشباه الموصلات. تعتبر الأكسدة الجذرية الحرة أيضًا فعالة للغاية في أكسدة (100) رقاقة سيليكون، والتي لها ترتيب ذري أكثر كثافة مقارنة بالأنواع الأخرى من رقائق السيليكون.

يؤدي الجمع بين التفاعل العالي وظروف الأكسدة الخاضعة للرقابة في أكسدة الجذور الحرة إلى ظهور طبقة أكسيد متفوقة من حيث التوحيد والكثافة. وهذا يجعله اختيارًا ممتازًا للتطبيقات التي تتطلب طبقات أكسيد متينة وموثوقة للغاية، خاصة في أجهزة أشباه الموصلات المتقدمة.

---

تقدم Semicorex جودة عاليةأجزاء كربيد السيليكونلعمليات الانتشار. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com