L'introduction à trois types de processus d'oxydation

Le processus d'oxydation fait référence au processus consistant à fournir des oxydants (tels que l'oxygène, la vapeur d'eau) et de l'énergie thermique au silicium.plaquettes, provoquant une réaction chimique entre le silicium et les oxydants pour former un film protecteur de dioxyde de silicium (SiO₂).

Trois types de procédés d'oxydation

1. Oxydation sèche :

Dans le processus d'oxydation sèche, les plaquettes sont soumises à un environnement à haute température enrichi en O₂ pur pour l'oxydation. L'oxydation sèche se déroule lentement car les molécules d'oxygène sont plus lourdes que les molécules d'eau. Cependant, elle est avantageuse pour la production de couches d'oxyde fines et de haute qualité car cette vitesse plus lente permet un contrôle plus précis de l'épaisseur du film. Ce processus peut produire un film SiO₂ homogène et de haute densité sans produire de sous-produits indésirables comme l'hydrogène. Il convient à la production de fines couches d'oxyde dans des dispositifs nécessitant un contrôle précis de l'épaisseur et de la qualité de l'oxyde, tels que les oxydes de grille MOSFET.

2. Oxydation humide :

L'oxydation humide fonctionne en exposant les tranches de silicium à une vapeur d'eau à haute température, qui déclenche une réaction chimique entre le silicium et la vapeur pour former du dioxyde de silicium (SiO₂). Ce processus produit des couches d'oxyde de faible uniformité et densité et produit des sous-produits indésirables tels que H₂, qui ne sont généralement pas utilisés dans le processus de noyau. En effet, le taux de croissance du film d'oxyde est plus rapide car la réactivité de la vapeur d'eau est supérieure à celle de l'oxygène pur. Par conséquent, l’oxydation humide n’est généralement pas utilisée dans les processus de base de la fabrication des semi-conducteurs.

3. Oxydation radicale :  

Dans le processus d'oxydation radicalaire, la plaquette de silicium est chauffée à une température élevée, auquel cas les atomes d'oxygène et les molécules d'hydrogène se combinent pour former des gaz radicalaires hautement actifs. Ces gaz réagissent avec la plaquette de silicium pour former un film de SiO₂.

Son avantage majeur est sa grande réactivité : il peut former des films uniformes dans les zones difficiles d'accès (par exemple les coins arrondis) et sur des matériaux peu réactifs (par exemple le nitrure de silicium). Cela le rend bien adapté à la fabrication de structures complexes telles que les semi-conducteurs 3D qui exigent des films d'oxyde très uniformes et de haute qualité.