Các loại oxy hóa nhiệt chính

Trong chế tạo thiết bị bán dẫn cao cấp, màng SiO₂ thường được hình thành thông qua quá trình oxy hóa để xử lý bề mặt chất nền và các ứng dụng phổ biến của chúng bao gồm lớp rào cản dopant, lớp cách nhiệt bề mặt, lớp oxit cổng, oxit trường và oxit hy sinh. Là quá trình cốt lõi trong chế tạo wafer, dựa trên môi trường oxy hóa, quá trình oxy hóa nhiệt được phân loại thành quá trình oxy hóa khô, quá trình oxy hóa oxy ướt và quá trình oxy hóa hơi nước.

Oxy hóa khô

Quá trình oxy hóa khô được thực hiện bằng cách đưa oxy khô và tinh khiết vào buồng phản ứng. Ở nhiệt độ cao, các phân tử oxy phản ứng với các nguyên tử silicon trên bề mặt wafer để tạo thành lớp SiO₂ ban đầu, ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa các phân tử oxy và bề mặt silicon. Trong quá trình oxy hóa tiếp theo, các phân tử oxy phải khuếch tán qua lớp SiO₂ hiện có để tiếp cận bề mặt phân cách Si/SiO₂ để thực hiện phản ứng tiếp theo. Vì lý do này, giao diện Si/SiO₂ liên tục thay đổi, dẫn đến SiOₓ không hoàn chỉnh giữa lớp oxit cuối cùng và chất nền, hơn nữa dẫn đến sự hình thành các trạng thái giao diện. Lớp SiO₂ được hình thành bằng quá trình oxy hóa khô có cấu trúc dày đặc, tính đồng nhất vượt trội và khả năng lặp lại quy trình tuyệt vời. Chúng liên kết chắc chắn với chất quang dẫn không phân cực, ngăn chặn sự bong tróc của chất quang dẫn và đảm bảo độ phân giải in thạch bản tuyệt vời, khiến chúng trở thành lựa chọn tốt nhất cho các lớp oxit tiếp xúc với chất quang dẫn.

Quá trình oxy hóa pha tạp clo là một biến thể của quá trình oxy hóa khô. Trong quá trình này, một lượng nhỏ hợp chất khí chứa clo như khí clo, hydro clorua, trichloroethylene hoặc trichloroethane được thêm vào oxy khô. Clo kết hợp với lớp oxit và tích tụ gần bề mặt tiếp xúc SiO₂/Si. Nó bẫy các ion di động (ví dụ: ion natri) và vô hiệu hóa chúng. Trong khi đó, clo tạo thành các phức chất Cl-Si-O tại bề mặt phân cách, có tác dụng trung hòa điện tích bề mặt và lấp đầy các chỗ trống oxy. Điều này làm giảm mật độ trạng thái giao diện và giảm thiểu các khiếm khuyết trong màng SiO₂. Ở nhiệt độ cao, clo phản ứng với các tạp chất tích tụ trong lò oxy hóa sử dụng lâu dài tạo thành các hợp chất dễ bay hơi thoát ra khỏi buồng. Quá trình oxy hóa pha tạp clo do đó làm giảm tạp chất trong silicon, làm giảm các trung tâm tái hợp và tăng tuổi thọ của chất mang thiểu số.

Quá trình oxy hóa hơi nước

Quá trình oxy hóa hơi nước sử dụng hơi nước bên trong buồng phản ứng. Hơi nước được tạo ra từ nước khử ion có độ tinh khiết cao hoặc phản ứng đốt cháy khí hydro và oxy. Ở nhiệt độ cao, hơi nước phản ứng với silicon trên bề mặt wafer để tạo thành lớp SiO₂ ban đầu. Các phân tử nước đầu tiên phản ứng với bề mặt SiO₂ để tạo thành các nhóm silanol (Si-OH). Các nhóm này khuếch tán qua lớp oxit đến giao diện SiO₂/Si và tiếp tục phản ứng với các nguyên tử silicon. Hầu hết hydro được tạo ra thoát ra khỏi bề mặt phân cách, trong khi một phần kết hợp với oxy tạo thành nhóm hydroxyl (-OH).

Màng SiO₂ được tạo ra bằng quá trình oxy hóa bằng hơi nước có cấu trúc silanol với các nguyên tử oxy không bắc cầu, trong đó mỗi nguyên tử oxy chỉ liên kết với một nguyên tử silicon. Những màng oxit như vậy ít đậm đặc hơn và có độ lặp lại quy trình kém. Các nhóm hydroxyl dễ dàng hấp thụ độ ẩm và làm cho màng trở nên phân cực, dẫn đến độ bám dính kém với chất cản quang không phân cực và việc nâng chất cản quang thường xuyên. Do cấu trúc lỏng lẻo nên quá trình oxy hóa bằng hơi nước diễn ra nhanh hơn nhiều so với quá trình oxy hóa khô.

Oxy hóa oxy ướt

Đối với quá trình oxy hóa oxy ướt, khí oxy đi qua nước khử ion có độ tinh khiết cao được làm nóng trước khi đi vào buồng phản ứng, để oxy mang theo nồng độ hơi nước nhất định. Hàm lượng hơi nước được xác định bởi nhiệt độ và tốc độ dòng khí. Quá trình này kết hợp các đặc tính của quá trình oxy hóa khô và quá trình oxy hóa hơi nước. Tốc độ oxy hóa của nó cao hơn quá trình oxy hóa khô nhưng thấp hơn quá trình oxy hóa hơi nước. Về chất lượng màng, quá trình oxy hóa oxy ướt kém hơn quá trình oxy hóa khô nhưng lại vượt trội hơn quá trình oxy hóa hơi nước.

Semicorex cung cấp chất lượng caothuyền thạch anhVàống thạch anhcho quá trình oxy hóa nhiệt. 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