तीन प्रकार की ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं का परिचय

शुष्क ऑक्सीकरण प्रक्रिया में, वेफर्स को ऑक्सीकरण के लिए शुद्ध O₂ से समृद्ध उच्च तापमान वाले वातावरण के अधीन किया जाता है। शुष्क ऑक्सीकरण धीरे-धीरे होता है क्योंकि ऑक्सीजन के अणु पानी के अणुओं से भारी होते हैं। हालाँकि, यह पतली, उच्च गुणवत्ता वाली ऑक्साइड परतों के उत्पादन के लिए फायदेमंद है क्योंकि यह धीमी दर फिल्म की मोटाई पर अधिक सटीक नियंत्रण सक्षम बनाती है। यह प्रक्रिया हाइड्रोजन जैसे अवांछनीय उपोत्पादों का उत्पादन किए बिना एक सजातीय, उच्च घनत्व SiO₂ फिल्म का उत्पादन कर सकती है। यह उन उपकरणों में पतली ऑक्साइड परतों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है जिनके लिए ऑक्साइड की मोटाई और गुणवत्ता पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे MOSFET गेट ऑक्साइड।वेफर्स, जिससे सिलिकॉन और ऑक्सीडेंट के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जिससे एक सुरक्षात्मक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) फिल्म बनती है।

तीन प्रकार की ऑक्सीकरण प्रक्रियाएँ

1. शुष्क ऑक्सीकरण:

शुष्क ऑक्सीकरण प्रक्रिया में, वेफर्स को ऑक्सीकरण के लिए शुद्ध O₂ से समृद्ध उच्च तापमान वाले वातावरण के अधीन किया जाता है। शुष्क ऑक्सीकरण धीरे-धीरे होता है क्योंकि ऑक्सीजन के अणु पानी के अणुओं से भारी होते हैं। हालाँकि, यह पतली, उच्च गुणवत्ता वाली ऑक्साइड परतों के उत्पादन के लिए फायदेमंद है क्योंकि यह धीमी दर फिल्म की मोटाई पर अधिक सटीक नियंत्रण सक्षम बनाती है। यह प्रक्रिया हाइड्रोजन जैसे अवांछनीय उपोत्पादों का उत्पादन किए बिना एक सजातीय, उच्च घनत्व SiO₂ फिल्म का उत्पादन कर सकती है। यह उन उपकरणों में पतली ऑक्साइड परतों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है जिनके लिए ऑक्साइड की मोटाई और गुणवत्ता पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे MOSFET गेट ऑक्साइड।

2. गीला ऑक्सीकरण:

गीला ऑक्सीकरण सिलिकॉन वेफर्स को उच्च तापमान वाले जल वाष्प के संपर्क में लाकर संचालित होता है, जो सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) बनाने के लिए सिलिकॉन और वाष्प के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है। यह प्रक्रिया कम एकरूपता और घनत्व के साथ ऑक्साइड परतें बनाती है और H₂ जैसे अवांछनीय उप-उत्पाद उत्पन्न करती है, जो आमतौर पर कोर प्रक्रिया में उपयोग नहीं किए जाते हैं। इसका कारण यह है कि ऑक्साइड फिल्म की वृद्धि दर तेज होती है क्योंकि जल वाष्प की प्रतिक्रियाशीलता शुद्ध ऑक्सीजन की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, गीले ऑक्सीकरण का उपयोग आमतौर पर अर्धचालक निर्माण की मुख्य प्रक्रियाओं में नहीं किया जाता है।

3. रेडिकल ऑक्सीकरण:  

रेडिकल ऑक्सीकरण प्रक्रिया में, सिलिकॉन वेफर को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जिस बिंदु पर ऑक्सीजन परमाणु और हाइड्रोजन अणु मिलकर अत्यधिक सक्रिय मुक्त रेडिकल गैस बनाते हैं। ये गैसें सिलिकॉन वेफर के साथ प्रतिक्रिया करके SiO₂ फिल्म बनाती हैं।

इसका असाधारण लाभ उच्च प्रतिक्रियाशीलता है: यह दुर्गम क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, गोल कोनों) और कम-प्रतिक्रियाशीलता सामग्री (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन नाइट्राइड) पर एक समान फिल्म बना सकता है। यह इसे 3डी अर्धचालक जैसी जटिल संरचनाओं के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाता है जो अत्यधिक समान, उच्च गुणवत्ता वाली ऑक्साइड फिल्मों की मांग करते हैं।