اکسیداسیون در پردازش نیمه هادی

در تولید نیمه هادی، طیف وسیعی از مواد شیمیایی بسیار واکنش پذیر در فرآیندهای مختلف دخیل هستند. برهمکنش این مواد می تواند منجر به مسائلی مانند اتصال کوتاه شود، به خصوص زمانی که آنها با یکدیگر تماس پیدا کنند. فرآیندهای اکسیداسیون با ایجاد یک لایه محافظ بر روی ویفر که به عنوان لایه اکسید شناخته می شود، نقش مهمی در جلوگیری از چنین مشکلاتی ایفا می کند که به عنوان یک مانع بین مواد شیمیایی مختلف عمل می کند.

یکی از اهداف اولیه اکسیداسیون، تشکیل لایه ای از دی اکسید سیلیکون (SiO2) روی سطح ویفر است. این لایه SiO2 که اغلب به عنوان یک فیلم شیشه ای از آن یاد می شود، بسیار پایدار است و در برابر نفوذ سایر مواد شیمیایی مقاوم است. همچنین از جریان الکتریکی بین مدارها جلوگیری می کند و از عملکرد صحیح دستگاه نیمه هادی اطمینان حاصل می کند. به عنوان مثال، در ماسفت ها (ترانزیستورهای اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی)، گیت و کانال جریان توسط یک لایه اکسید نازک به نام اکسید دروازه ایزوله می شوند. این لایه اکسید برای کنترل جریان جریان بدون تماس مستقیم بین دروازه و کانال ضروری است.

توالی فرآیند نیمه هادی

انواع فرآیندهای اکسیداسیون

اکسیداسیون مرطوب

اکسیداسیون مرطوب شامل قرار دادن ویفر در معرض بخار با دمای بالا (H2O) است. این روش با سرعت اکسیداسیون سریع آن مشخص می شود و آن را برای کاربردهایی ایده آل می کند که در آن لایه اکسید ضخیم تری در زمان نسبتاً کوتاهی مورد نیاز است. حضور مولکول‌های آب امکان اکسیداسیون سریع‌تر را فراهم می‌کند زیرا H2O دارای جرم مولکولی کوچک‌تری نسبت به سایر گازهایی است که معمولاً در فرآیندهای اکسیداسیون استفاده می‌شوند.

با این حال، در حالی که اکسیداسیون مرطوب سریع است، محدودیت های خود را دارد. لایه اکسید تولید شده توسط اکسیداسیون مرطوب تمایل به یکنواختی و چگالی کمتری نسبت به روش های دیگر دارد. علاوه بر این، این فرآیند محصولات جانبی مانند هیدروژن (H2) تولید می کند که گاهی اوقات می تواند با مراحل بعدی در فرآیند ساخت نیمه هادی تداخل ایجاد کند. با وجود این معایب، اکسیداسیون مرطوب روشی پرکاربرد برای تولید لایه‌های اکسید ضخیم‌تر باقی می‌ماند.

اکسیداسیون خشک

اکسیداسیون خشک از اکسیژن با دمای بالا (O2) که اغلب با نیتروژن (N2) ترکیب می شود، برای تشکیل لایه اکسید استفاده می کند. سرعت اکسیداسیون در این فرآیند در مقایسه با اکسیداسیون مرطوب به دلیل جرم مولکولی بالاتر O2 نسبت به H2O کندتر است. با این حال، لایه اکسیدی که توسط اکسیداسیون خشک تشکیل می‌شود یکنواخت‌تر و متراکم‌تر است، که آن را برای کاربردهایی ایده‌آل می‌کند که در آن لایه اکسید نازک‌تر اما با کیفیت‌تر مورد نیاز است.

یک مزیت کلیدی اکسیداسیون خشک عدم وجود محصولات جانبی مانند هیدروژن است که فرآیند تمیزتر را تضمین می کند که احتمال تداخل کمتری با سایر مراحل ساخت نیمه هادی دارد. این روش به ویژه برای لایه‌های نازک اکسیدی که در دستگاه‌هایی که نیاز به کنترل دقیق ضخامت و کیفیت اکسید دارند، مانند اکسیدهای دروازه‌ای برای ماسفت‌ها، مناسب است.

اکسیداسیون رادیکال آزاد

روش اکسیداسیون رادیکال‌های آزاد از مولکول‌های اکسیژن با دمای بالا (O2) و هیدروژن (H2) برای ایجاد یک محیط شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر استفاده می‌کند. این فرآیند با سرعت اکسیداسیون کندتر عمل می کند، اما لایه اکسید حاصل از یکنواختی و چگالی استثنایی برخوردار است. دمای بالای درگیر در فرآیند منجر به تشکیل رادیکال‌های آزاد - گونه‌های شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر - می‌شود که اکسیداسیون را تسهیل می‌کنند.

یکی از مزایای اصلی اکسیداسیون رادیکال های آزاد، توانایی آن در اکسید کردن نه تنها سیلیکون، بلکه سایر مواد مانند نیترید سیلیکون (Si3N4) است که اغلب به عنوان یک لایه محافظ اضافی در دستگاه های نیمه هادی استفاده می شود. اکسیداسیون رادیکال های آزاد همچنین در اکسید کردن (100) ویفرهای سیلیکونی که دارای آرایش اتمی متراکم تری در مقایسه با سایر انواع ویفرهای سیلیکونی هستند، بسیار موثر است.

ترکیبی از واکنش پذیری بالا و شرایط اکسیداسیون کنترل شده در اکسیداسیون رادیکال آزاد منجر به یک لایه اکسیدی می شود که از نظر یکنواختی و چگالی برتر است. این باعث می شود که آن را برای کاربردهایی که به لایه های اکسیدی بسیار قابل اعتماد و بادوام نیاز دارند، به ویژه در دستگاه های نیمه هادی پیشرفته، گزینه ای عالی تبدیل کند.

---

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدقطعات SiCبرای فرآیندهای انتشار اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com