الأنواع الرئيسية للأكسدة الحرارية

في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات المتطورة، يتم تشكيل أفلام SiO₂ عادةً عبر عمليات الأكسدة لمعالجة سطح الركيزة، وتشمل تطبيقاتها الشائعة طبقات حاجز إشابة، وطبقات عزل السطح، وطبقات أكسيد البوابة، وأكاسيد المجال، وأكاسيد التضحية. باعتبارها العمليات الأساسية في تصنيع الرقائق، بناءً على جو الأكسدة، يتم تصنيف الأكسدة الحرارية إلى أكسدة جافة وأكسدة الأكسجين الرطب وأكسدة البخار.

الأكسدة الجافة

يتم إجراء الأكسدة الجافة عن طريق إدخال الأكسجين النقي والجاف إلى غرفة التفاعل. عند درجات الحرارة المرتفعة، تتفاعل جزيئات الأكسجين مع ذرات السيليكون الموجودة على سطح الرقاقة لتكوين طبقة SiO₂ أولية، مما يمنع الاتصال المباشر بين جزيئات الأكسجين وسطح السيليكون. في عملية الأكسدة اللاحقة، يجب أن تنتشر جزيئات الأكسجين عبر طبقة SiO₂ الموجودة للوصول إلى السطح البيني Si/SiO₂ لمزيد من التفاعل. لهذا السبب، تتغير واجهة Si/SiO₂ باستمرار، مما يؤدي إلى عدم اكتمال SiOₓ بين طبقة الأكسيد النهائية والركيزة، مما يؤدي أيضًا إلى تكوين حالات الواجهة. تتميز طبقة SiO₂ المتكونة عن طريق الأكسدة الجافة ببنية كثيفة وتوحيد فائق وتكرار ممتاز للعملية. إنها ترتبط بقوة مع مقاوم الضوء غير القطبي، وتمنع تقشير مقاوم الضوء وتضمن دقة طباعة حجرية رائعة، مما يجعلها الخيار الأفضل لطبقات الأكسيد المقاومة للضوء.

الأكسدة المخدرة بالكلور هي نوع من الأكسدة الجافة. أثناء العملية، يتم إضافة كمية صغيرة من المركبات الغازية المحتوية على الكلور مثل غاز الكلور، كلوريد الهيدروجين، ثلاثي كلور الإيثيلين أو ثلاثي كلورو الإيثان إلى الأكسجين الجاف. يندمج الكلور في طبقة الأكسيد ويتراكم بالقرب من واجهة SiO₂/Si. فهو يحبس الأيونات المتنقلة (مثل أيونات الصوديوم) ويعطلها. وفي الوقت نفسه، يشكل الكلور مجمعات Cl-Si-O في السطح البيني، والتي تعمل على تحييد شحنات السطح البيني وملء الشواغر بالأكسجين. وهذا يقلل من كثافة حالة الواجهة ويقلل من العيوب داخل فيلم SiO₂. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل الكلور مع الشوائب المتراكمة في أفران الأكسدة المستخدمة لفترة طويلة لتكوين مركبات متطايرة يتم إخراجها خارج الغرفة. وبالتالي فإن الأكسدة المشبعة بالكلور تقلل من الشوائب في السيليكون، وتقلل من مراكز إعادة التركيب وتزيد من عمر حامل الأقلية.

الأكسدة بالبخار

تستخدم أكسدة البخار بخار الماء داخل غرفة التفاعل. يتم توليد بخار الماء من الماء منزوع الأيونات عالي النقاء أو من تفاعل احتراق غاز الهيدروجين والأكسجين. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل بخار الماء مع السيليكون الموجود على سطح الرقاقة ليشكل طبقة SiO₂ الأولية. تتفاعل جزيئات الماء أولاً مع السطح SiO₂ لتكوين مجموعات السيلانول (Si-OH). تنتشر هذه المجموعات عبر طبقة الأكسيد إلى واجهة SiO₂/Si وتستمر في التفاعل مع ذرات السيليكون. يهرب معظم الهيدروجين المتولد من الواجهة، بينما يتحد جزء منه مع الأكسجين لتكوين مجموعات الهيدروكسيل (-OH).

يحتوي فيلم SiO₂ الناتج عن أكسدة البخار على بنية سيلانول مع ذرات أكسجين غير موصلة، حيث ترتبط كل ذرة أكسجين بذرة سيليكون واحدة فقط. تكون أفلام الأكسيد هذه أقل كثافة ولها قابلية تكرار عملية ضعيفة. تمتص مجموعات الهيدروكسيل الرطوبة بسهولة وتجعل الفيلم قطبيًا، مما يؤدي إلى ضعف الالتصاق مع مقاوم الضوء غير القطبي ورفع مقاوم الضوء بشكل متكرر. نظرًا لبنيتها الفضفاضة، فإن أكسدة البخار تتم بشكل أسرع بكثير من الأكسدة الجافة.

أكسدة الأكسجين الرطب

بالنسبة لأكسدة الأكسجين الرطب، يمر غاز الأكسجين عبر ماء منزوع الأيونات ساخن عالي النقاء قبل دخوله إلى غرفة التفاعل، بحيث يحمل الأكسجين تركيزًا معينًا من بخار الماء. يتم تحديد محتوى بخار الماء حسب درجة الحرارة ومعدل تدفق الغاز. تجمع هذه العملية بين خصائص الأكسدة الجافة والأكسدة البخارية. معدل أكسدته أعلى من الأكسدة الجافة ولكنه أقل من الأكسدة البخارية. من حيث جودة الفيلم، فإن أكسدة الأكسجين الرطب أقل شأنا من الأكسدة الجافة ولكنها تتفوق على أكسدة البخار.

تقدم Semicorex جودة عاليةقوارب الكوارتزوأنابيب الكوارتزلعمليات الأكسدة الحرارية. 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