Hapetusprosessi

Kaikkien prosessien perusvaihe on hapetusprosessi. Hapetusprosessissa piikiekko asetetaan hapettimien, kuten hapen tai vesihöyryn, ilmakehään korkean lämpötilan lämpökäsittelyä varten (800–1200 ℃), ja piikiekon pinnalla tapahtuu kemiallinen reaktio oksidikalvon muodostamiseksi. (SiO2-kalvo).

SiO2-kalvoa käytetään laajalti puolijohteiden valmistusprosesseissa sen korkean kovuuden, korkean sulamispisteen, hyvän kemiallisen stabiilisuuden, hyvän eristyksen, pienen lämpölaajenemiskertoimen ja prosessin toteutettavuuden vuoksi.

Piioksidin rooli:

1. Laitteen suojaus ja eristys, pinnan passivointi. SiO2:lla on kovuuden ja hyvän tiheyden ominaisuudet, jotka voivat suojata piikiekkoja naarmuilta ja vaurioilta valmistusprosessin aikana.

2. Hitaoksididielektrinen. SiO2:lla on korkea dielektrinen lujuus ja korkea resistiivisyys, hyvä stabiilisuus, ja sitä voidaan käyttää MOS-tekniikan hilaoksidirakenteen dielektrisenä materiaalina.

3. Dopingeste. SiO2:ta voidaan käyttää maskin suojakerroksena diffuusio-, ioni-istutus- ja syövytysprosesseissa.

4. Pehmusteen oksidikerros. Vähennä piinitridin ja piin välistä jännitystä.

5. Injektiopuskurikerros. Vähennä ioni-implantaatiovaurioita ja kanavoivaa vaikutusta.

6. Välikerroseriste. Käytetään eristykseen johtavien metallikerrosten välillä (generoitu CVD-menetelmällä)

Terminen hapettumisen luokitus ja periaate:

Hapetusreaktiossa käytetyn kaasun mukaan lämpöhapetus voidaan jakaa kuivahapetukseen ja märkähapetukseen.

Kuiva happihapetus: Si+O2-->SiO2

Märkä happihapetus: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Vesihöyryn hapetus (märkä happi): Si + H2O -->SiO2 + H2

Kuivahapetuksessa käytetään vain puhdasta happea (O2), joten oksidikalvon kasvunopeus on hidasta. Sitä käytetään pääasiassa ohuiden kalvojen muodostamiseen ja se voi muodostaa oksideja, joilla on hyvä johtavuus. Märkähapetuksessa käytetään sekä happea (O2) että erittäin liukenevaa vesihöyryä (H2O). Siksi oksidikalvo kasvaa nopeasti ja muodostaa paksumman kalvon. Kuivahapetukseen verrattuna märkähapetuksella muodostuvan oksidikerroksen tiheys on kuitenkin pieni. Yleensä samassa lämpötilassa ja ajassa märkähapetuksella saatu oksidikalvo on noin 5-10 kertaa paksumpi kuin kuivahapetuksella saatu oksidikalvo.