ประเภทหลักของการเกิดออกซิเดชันจากความร้อน

ในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ระดับไฮเอนด์ ฟิล์ม SiO₂ มักก่อตัวขึ้นผ่านกระบวนการออกซิเดชันสำหรับการปรับสภาพพื้นผิว และการใช้งานทั่วไป ได้แก่ ชั้นกั้นสารเจือปน ชั้นฉนวนพื้นผิว ชั้นเกทออกไซด์ ฟิลด์ออกไซด์ และออกไซด์แบบบูชายัญ เนื่องจากเป็นกระบวนการหลักในการผลิตแผ่นเวเฟอร์ โดยขึ้นอยู่กับบรรยากาศออกซิเดชัน การออกซิเดชันจากความร้อนจึงแบ่งออกเป็นออกซิเดชันแบบแห้ง ออกซิเดชันของออกซิเจนเปียก และออกซิเดชันของไอน้ำ

ออกซิเดชันแบบแห้ง

ออกซิเดชันแบบแห้งทำได้โดยการแนะนำออกซิเจนบริสุทธิ์และแห้งเข้าไปในห้องปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับอะตอมของซิลิคอนบนพื้นผิวเวเฟอร์เพื่อสร้างชั้น SiO₂ เริ่มต้น ซึ่งจะปิดกั้นการสัมผัสโดยตรงระหว่างโมเลกุลออกซิเจนและพื้นผิวซิลิคอน ในกระบวนการออกซิเดชันที่ตามมา โมเลกุลออกซิเจนจะต้องกระจายผ่านชั้น SiO₂ ที่มีอยู่เพื่อไปถึงส่วนต่อประสาน Si/SiO₂ เพื่อทำปฏิกิริยาต่อไป ด้วยเหตุนี้ อินเทอร์เฟซ Si/SiO₂ จึงเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ซึ่งส่งผลให้ SiOₓ ที่ไม่สมบูรณ์ระหว่างชั้นออกไซด์สุดท้ายและซับสเตรต ยังนำไปสู่การก่อตัวของสถานะอินเทอร์เฟซอีกด้วย ชั้น SiO₂ ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบแห้งมีโครงสร้างหนาแน่น ความสม่ำเสมอที่เหนือกว่า และความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการเป็นเลิศ พวกมันเกาะติดอย่างแน่นหนากับโฟโตรีซิสต์แบบไม่มีขั้ว ป้องกันการหลุดลอกของโฟโตรีซิสต์ และรับประกันความละเอียดของการพิมพ์หินที่ยอดเยี่ยม ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับชั้นออกไซด์ที่สัมผัสกับโฟโตรีซีสต์

ออกซิเดชันที่เจือด้วยคลอรีนเป็นรูปแบบหนึ่งของออกซิเดชันแบบแห้ง ในระหว่างกระบวนการนี้ สารประกอบก๊าซที่มีคลอรีนจำนวนเล็กน้อย เช่น ก๊าซคลอรีน ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไตรคลอเอทิลีน หรือไตรคลอโรอีเทน จะถูกเติมลงในออกซิเจนแห้ง คลอรีนรวมตัวอยู่ในชั้นออกไซด์และสะสมใกล้กับส่วนต่อประสาน SiO₂/Si โดยจะดักจับไอออนเคลื่อนที่ (เช่น โซเดียมไอออน) และปิดใช้งาน ในขณะเดียวกัน คลอรีนจะก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อน Cl-Si-O ที่ส่วนต่อประสาน ซึ่งจะทำให้ประจุของส่วนต่อประสานเป็นกลางและเติมตำแหน่งที่ว่างของออกซิเจน ซึ่งจะช่วยลดความหนาแน่นของสถานะอินเทอร์เฟซและลดข้อบกพร่องภายในฟิล์ม SiO₂ ให้เหลือน้อยที่สุด ที่อุณหภูมิสูง คลอรีนจะทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนที่สะสมอยู่ในเตาออกซิเดชันที่ใช้มาเป็นเวลานานเพื่อสร้างสารประกอบระเหยที่ระบายออกจากห้องเพาะเลี้ยง ออกซิเดชันที่เจือด้วยคลอรีนจึงช่วยลดสิ่งเจือปนในซิลิคอน ลดศูนย์รวมตัวใหม่ และเพิ่มอายุการใช้งานของพาหะส่วนน้อย

การเกิดออกซิเดชันของไอน้ำ

การออกซิเดชันของไอน้ำใช้ไอน้ำภายในห้องปฏิกิริยา ไอน้ำถูกสร้างขึ้นจากน้ำปราศจากไอออนที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือปฏิกิริยาการเผาไหม้ของไฮโดรเจนและก๊าซออกซิเจน ที่อุณหภูมิสูง ไอน้ำจะทำปฏิกิริยากับซิลิคอนบนพื้นผิวเวเฟอร์เพื่อสร้างชั้น SiO₂ เริ่มต้น ขั้นแรกโมเลกุลของน้ำจะทำปฏิกิริยากับ SiO₂ ที่พื้นผิวเพื่อสร้างหมู่ไซลานอล (Si-OH) กลุ่มเหล่านี้จะกระจายผ่านชั้นออกไซด์ไปยังส่วนต่อประสาน SiO₂/Si และทำปฏิกิริยากับอะตอมของซิลิคอนต่อไป ไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นส่วนใหญ่จะหลุดออกจากส่วนต่อประสาน ในขณะที่ส่วนหนึ่งรวมตัวกับออกซิเจนเพื่อสร้างหมู่ไฮดรอกซิล (-OH)

ฟิล์ม SiO₂ ที่เกิดจากการออกซิเดชันด้วยไอน้ำมีโครงสร้างไซลานอลที่มีอะตอมออกซิเจนที่ไม่เชื่อมกัน โดยที่อะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมจะเกาะติดกับซิลิคอนอะตอมเพียงอะตอมเดียว ฟิล์มออกไซด์ดังกล่าวมีความหนาแน่นน้อยกว่าและมีกระบวนการทำซ้ำได้ไม่ดี หมู่ไฮดรอกซิลดูดซับความชื้นได้ง่ายและทำให้ฟิล์มมีขั้ว ส่งผลให้การยึดเกาะไม่ดีด้วยตัวรับแสงแบบไม่มีขั้วและการยกตัวของตัวรับแสงบ่อยครั้ง เนื่องจากโครงสร้างที่หลวม การเกิดออกซิเดชันของไอน้ำจึงเกิดขึ้นได้เร็วกว่าการเกิดออกซิเดชันแบบแห้งมาก

ออกซิเดชันของออกซิเจนเปียก

สำหรับการเกิดออกซิเดชันของออกซิเจนเปียก ก๊าซออกซิเจนจะไหลผ่านน้ำปราศจากไอออนที่มีความบริสุทธิ์สูงและได้รับความร้อนก่อนจะเข้าสู่ห้องปฏิกิริยา เพื่อให้ออกซิเจนมีความเข้มข้นของไอน้ำในระดับหนึ่ง ปริมาณไอน้ำถูกกำหนดโดยอุณหภูมิและอัตราการไหลของก๊าซ กระบวนการนี้รวมลักษณะของออกซิเดชันแบบแห้งและออกซิเดชันด้วยไอน้ำ อัตราออกซิเดชันของมันสูงกว่าออกซิเดชันแบบแห้ง แต่ต่ำกว่าออกซิเดชันด้วยไอน้ำ ในแง่ของคุณภาพของฟิล์ม ออกซิเดชันของออกซิเจนเปียกนั้นด้อยกว่าออกซิเดชันแบบแห้ง แต่ยังเหนือกว่าออกซิเดชันด้วยไอน้ำ

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงเรือควอทซ์และหลอดควอทซ์สำหรับกระบวนการออกซิเดชั่นด้วยความร้อน หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com