Processus d'oxydation

L’étape la plus fondamentale de tous les processus est le processus d’oxydation. Le processus d'oxydation consiste à placer la plaquette de silicium dans une atmosphère d'oxydants tels que l'oxygène ou la vapeur d'eau pour un traitement thermique à haute température (800 ~ 1 200 ℃), et une réaction chimique se produit à la surface de la plaquette de silicium pour former un film d'oxyde. (Film SiO2).

Le film SiO2 est largement utilisé dans les processus de fabrication de semi-conducteurs en raison de sa dureté élevée, de son point de fusion élevé, de sa bonne stabilité chimique, de sa bonne isolation, de son faible coefficient de dilatation thermique et de la faisabilité du processus.

Le rôle de l'oxyde de silicium :

1. Protection et isolation des appareils, passivation de surface. Le SiO2 présente les caractéristiques de dureté et de bonne densité, ce qui peut protéger la plaquette de silicium des rayures et des dommages pendant le processus de fabrication.

2. Diélectrique d'oxyde de porte. Le SiO2 a une rigidité diélectrique élevée et une résistivité élevée, une bonne stabilité et peut être utilisé comme matériau diélectrique pour la structure d'oxyde de grille de la technologie MOS.

3. Barrière antidopage. Le SiO2 peut être utilisé comme couche barrière de masque dans les processus de diffusion, d’implantation ionique et de gravure.

4. Couche d'oxyde de tampon. Réduisez la contrainte entre le nitrure de silicium et le silicium.

5. Couche tampon d'injection. Réduit les dommages causés par l’implantation ionique et l’effet de canalisation.

6. Diélectrique intercalaire. Utilisé pour l'isolation entre les couches métalliques conductrices (générées par la méthode CVD)

Classification et principe de l'oxydation thermique :

Selon le gaz utilisé dans la réaction d'oxydation, l'oxydation thermique peut être divisée en oxydation sèche et oxydation humide.

Oxydation sèche à l'oxygène : Si+O2 -->SiO2

Oxydation humide de l'oxygène : Si+ H2O + O2 -->SiO2 + H2

Oxydation à la vapeur d'eau (oxygène humide) : Si + H2O -->SiO2 + H2

L'oxydation sèche utilise uniquement de l'oxygène pur (O2), de sorte que le taux de croissance du film d'oxyde est lent. Il est principalement utilisé pour former des films minces et peut former des oxydes ayant une bonne conductivité. L'oxydation humide utilise à la fois de l'oxygène (O2) et de la vapeur d'eau hautement soluble (H2O). Par conséquent, le film d’oxyde croît rapidement et forme un film plus épais. Cependant, comparée à l'oxydation sèche, la densité de la couche d'oxyde formée par l'oxydation humide est faible. Généralement, à même température et durée, le film d'oxyde obtenu par oxydation humide est environ 5 à 10 fois plus épais que le film d'oxyde obtenu par oxydation sèche.