Lämpöhapetuksen päätyypit

Huippuluokan puolijohdelaitteiden valmistuksessa SiO₂-kalvot muodostetaan tyypillisesti hapetusprosesseilla alustan pintakäsittelyä varten, ja niiden yleisiä sovelluksia ovat lisäainesulkukerrokset, pintaeristekerrokset, hilaoksidikerrokset, kenttäoksidit ja uhrautuvat oksidit. Kiekkojen valmistuksen ydinprosesseina hapetusatmosfäärin perusteella lämpöhapetus luokitellaan kuivahapetukseen, märkähappihapetukseen ja höyryhapetukseen.

Kuiva hapetus

Kuivahapetus suoritetaan syöttämällä puhdasta ja kuivaa happea reaktiokammioon. Korkeissa lämpötiloissa happimolekyylit reagoivat piiatomien kanssa kiekon pinnalla muodostaen alkuperäisen SiO₂-kerroksen, mikä estää suoran kosketuksen happimolekyylien ja piipinnan välillä. Seuraavassa hapetusprosessissa happimolekyylien täytyy diffundoitua olemassa olevan SiO2-kerroksen läpi saavuttaakseen Si/SiO2-rajapinnan jatkoreaktiota varten. Tästä syystä Si/SiO₂-rajapinta muuttuu jatkuvasti, mikä johtaa epätäydelliseen SiOₓ:ään lopullisen oksidikerroksen ja substraatin välillä, mikä edelleen johtaa rajapintatilojen muodostumiseen. Kuivahapetuksella muodostetulla SiO₂-kerroksella on tiivis rakenne, erinomainen tasaisuus ja erinomainen prosessin toistettavuus. Ne sitoutuvat tiukasti ei-polaariseen fotoresistiin, estävät fotoresistin kuoriutumisen ja takaavat erinomaisen litografian erottelukyvyn, mikä tekee niistä parhaan vaihtoehdon fotoresistiä koskettaville oksidikerroksille.

Klooriseostettu hapetus on muunnos kuivahapetuksesta. Prosessin aikana kuivaan happeen lisätään pieni määrä klooripitoisia kaasumaisia ​​yhdisteitä, kuten kloorikaasua, kloorivetyä, trikloorietyleeniä tai trikloorietaania. Kloori sisällyttyy oksidikerrokseen ja kerääntyy lähelle SiO₂/Si-rajapintaa. Se vangitsee liikkuvat ionit (esim. natriumionit) ja deaktivoi ne. Samaan aikaan kloori muodostaa rajapinnalle Cl-Si-O-komplekseja, jotka neutraloivat rajapintavaraukset ja täyttävät happivapaita paikkoja. Tämä vähentää rajapinnan tilan tiheyttä ja minimoi viat SiO2-kalvossa. Korkeissa lämpötiloissa kloori reagoi pitkään käytettyihin hapetusuuneihin kerääntyneiden epäpuhtauksien kanssa muodostaen haihtuvia yhdisteitä, jotka poistuvat kammiosta. Klooriseostettu hapetus vähentää siten piin epäpuhtauksia, alentaa rekombinaatiokeskuksia ja pidentää vähemmistökantajan käyttöikää.

Höyryhapetus

Höyryhapetus hyödyntää vesihöyryä reaktiokammion sisällä. Vesihöyry syntyy erittäin puhtaasta deionisoidusta vedestä tai vedyn ja happikaasun palamisreaktiosta. Korkeissa lämpötiloissa vesihöyry reagoi piikin kanssa kiekon pinnalla muodostaen alkuperäisen SiO2-kerroksen. Vesimolekyylit reagoivat ensin pinnan SiO2:n kanssa muodostaen silanoliryhmiä (Si-OH). Nämä ryhmät diffundoituvat oksidikerroksen läpi SiO2/Si-rajapintaan ja jatkavat reagoimista piiatomien kanssa. Suurin osa syntyneestä vedystä karkaa rajapinnalta, kun taas osa yhdistyy hapen kanssa muodostaen hydroksyyliryhmiä (-OH).

Höyryhapetuksella valmistetulla SiO₂-kalvolla on silanolirakenne, jossa on ei-silloittavia happiatomeja, jossa jokainen happiatomi sitoutuu vain yhteen piiatomiin. Tällaiset oksidikalvot ovat vähemmän tiheitä ja niillä on huono prosessin toistettavuus. Hydroksyyliryhmät imevät helposti kosteutta ja tekevät kalvosta polaarisen, mikä johtaa huonoon tarttumiseen ei-polaarisella fotoresistillä ja toistuvaan fotoresistin kohoamiseen. Löysän rakenteensa ansiosta höyryhapetus etenee paljon nopeammin kuin kuivahapetus.

Märkä hapen hapetus

Märkähappihapetuksessa happikaasu kulkee lämmitetyn erittäin puhtaan deionisoidun veden läpi ennen kuin se tulee reaktiokammioon, jolloin happi kuljettaa tietyn pitoisuuden vesihöyryä. Vesihöyrypitoisuus määräytyy lämpötilan ja kaasun virtausnopeuden mukaan. Tässä prosessissa yhdistyvät kuivahapetuksen ja höyryhapetuksen ominaisuudet. Sen hapetusnopeus on korkeampi kuin kuivahapetuksen, mutta alhaisempi kuin höyryhapetuksen. Kalvon laadun suhteen märkähappihapetus on huonompi kuin kuivahapetus, mutta silti parempi kuin höyryhapetus.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistakvartsiveneetjakvartsiputketlämpöhapetusprosesseihin. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com