Quá trình oxy hóa trong xử lý chất bán dẫn

Trong sản xuất chất bán dẫn, một loạt các hóa chất có tính phản ứng cao được tham gia vào các quy trình khác nhau. Sự tương tác của các chất này có thể dẫn đến các vấn đề như đoản mạch, đặc biệt là khi chúng tiếp xúc với nhau. Quá trình oxy hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa những vấn đề như vậy bằng cách tạo ra một lớp bảo vệ trên tấm bán dẫn, được gọi là lớp oxit, hoạt động như một rào cản giữa các hóa chất khác nhau.

Một trong những mục tiêu chính của quá trình oxy hóa là tạo thành một lớp silicon dioxide (SiO2) trên bề mặt tấm bán dẫn. Lớp SiO2 này, thường được gọi là màng thủy tinh, có độ ổn định cao và có khả năng chống lại sự xâm nhập của các hóa chất khác. Nó cũng ngăn chặn dòng điện giữa các mạch, đảm bảo thiết bị bán dẫn hoạt động bình thường. Ví dụ, trong MOSFET (transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại), cổng và kênh dòng điện được cách ly bởi một lớp oxit mỏng được gọi là oxit cổng. Lớp oxit này rất cần thiết để kiểm soát dòng điện mà không cần tiếp xúc trực tiếp giữa cổng và kênh.

trình tự quá trình bán dẫn

Các loại quá trình oxy hóa

oxy hóa ướt

Quá trình oxy hóa ướt liên quan đến việc cho tấm wafer tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao (H2O). Phương pháp này được đặc trưng bởi tốc độ oxy hóa nhanh, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần lớp oxit dày hơn trong thời gian tương đối ngắn. Sự hiện diện của các phân tử nước cho phép quá trình oxy hóa nhanh hơn vì H2O có khối lượng phân tử nhỏ hơn các loại khí khác thường được sử dụng trong quá trình oxy hóa.

Tuy nhiên, mặc dù quá trình oxy hóa ướt diễn ra nhanh nhưng nó cũng có những hạn chế. Lớp oxit được tạo ra bởi quá trình oxy hóa ướt có xu hướng có độ đồng đều và mật độ thấp hơn so với các phương pháp khác. Ngoài ra, quy trình này còn tạo ra các sản phẩm phụ như hydro (H2), đôi khi có thể cản trở các bước tiếp theo trong quy trình chế tạo chất bán dẫn. Bất chấp những hạn chế này, quá trình oxy hóa ướt vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất các lớp oxit dày hơn.

Oxy hóa khô

Quá trình oxy hóa khô sử dụng oxy (O2) ở nhiệt độ cao, thường kết hợp với nitơ (N2) để tạo thành lớp oxit. Tốc độ oxy hóa trong quá trình này chậm hơn so với quá trình oxy hóa ướt do khối lượng phân tử của O2 cao hơn so với H2O. Tuy nhiên, lớp oxit được hình thành do quá trình oxy hóa khô đồng đều hơn và đậm đặc hơn, điều này lý tưởng cho các ứng dụng cần lớp oxit mỏng hơn nhưng chất lượng cao hơn.

Ưu điểm chính của quá trình oxy hóa khô là không có sản phẩm phụ như hydro, đảm bảo quy trình sạch hơn và ít ảnh hưởng đến các giai đoạn khác của quá trình sản xuất chất bán dẫn. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các lớp oxit mỏng được sử dụng trong các thiết bị yêu cầu kiểm soát chính xác độ dày và chất lượng của oxit, chẳng hạn như trong các oxit cổng cho MOSFET.

Oxy hóa gốc tự do

Phương pháp oxy hóa gốc tự do sử dụng các phân tử oxy (O2) và hydro (H2) ở nhiệt độ cao để tạo ra môi trường hóa học có tính phản ứng cao. Quá trình này hoạt động với tốc độ oxy hóa chậm hơn, nhưng lớp oxit thu được có độ đồng đều và mật độ đặc biệt. Nhiệt độ cao tham gia vào quá trình này dẫn đến sự hình thành các gốc tự do—các loại hóa chất có khả năng phản ứng cao—tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa.

Một trong những lợi ích chính của quá trình oxy hóa gốc tự do là khả năng oxy hóa không chỉ silicon mà còn cả các vật liệu khác như silicon nitride (Si3N4), thường được sử dụng làm lớp bảo vệ bổ sung trong các thiết bị bán dẫn. Quá trình oxy hóa gốc tự do cũng có hiệu quả cao trong việc oxy hóa (100) tấm silicon, có sự sắp xếp nguyên tử dày đặc hơn so với các loại tấm silicon khác.

Sự kết hợp giữa khả năng phản ứng cao và điều kiện oxy hóa được kiểm soát trong quá trình oxy hóa gốc tự do tạo ra lớp oxit vượt trội hơn cả về tính đồng nhất và mật độ. Điều này làm cho nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng yêu cầu lớp oxit có độ tin cậy và độ bền cao, đặc biệt là trong các thiết bị bán dẫn tiên tiến.

---

Semicorex cung cấp chất lượng caobộ phận SiCcho quá trình khuếch tán. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com