ऑक्सीकरण प्रक्रिया

सभी प्रक्रियाओं का सबसे बुनियादी चरण ऑक्सीकरण प्रक्रिया है। ऑक्सीकरण प्रक्रिया में सिलिकॉन वेफर को उच्च तापमान ताप उपचार (800 ~ 1200 ℃) के लिए ऑक्सीजन या जल वाष्प जैसे ऑक्सीडेंट के वातावरण में रखा जाता है, और ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए सिलिकॉन वेफर की सतह पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है (SiO2 फिल्म).

SiO2 फिल्म का उपयोग इसकी उच्च कठोरता, उच्च पिघलने बिंदु, अच्छी रासायनिक स्थिरता, अच्छा इन्सुलेशन, छोटे थर्मल विस्तार गुणांक और प्रक्रिया व्यवहार्यता के कारण अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाओं में व्यापक रूप से किया जाता है।

सिलिकॉन ऑक्साइड की भूमिका:

1. डिवाइस सुरक्षा और अलगाव, सतह निष्क्रियता। SiO2 में कठोरता और अच्छे घनत्व की विशेषताएं हैं, जो विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान सिलिकॉन वेफर को खरोंच और क्षति से बचा सकती हैं।

2. गेट ऑक्साइड ढांकता हुआ। SiO2 में उच्च ढांकता हुआ ताकत और उच्च प्रतिरोधकता, अच्छी स्थिरता है, और इसे एमओएस प्रौद्योगिकी के गेट ऑक्साइड संरचना के लिए ढांकता हुआ सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

3. डोपिंग बाधा. SiO2 का उपयोग प्रसार, आयन आरोपण और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में मास्क बाधा परत के रूप में किया जा सकता है।

4. पैड ऑक्साइड परत. सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन के बीच तनाव कम करें।

5. इंजेक्शन बफर परत। आयन आरोपण क्षति और चैनलिंग प्रभाव को कम करें।

6. इंटरलेयर ढांकता हुआ। प्रवाहकीय धातु परतों के बीच इन्सुलेशन के लिए उपयोग किया जाता है (सीवीडी विधि द्वारा उत्पन्न)

थर्मल ऑक्सीकरण का वर्गीकरण और सिद्धांत:

ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में प्रयुक्त गैस के अनुसार, थर्मल ऑक्सीकरण को शुष्क ऑक्सीकरण और गीले ऑक्सीकरण में विभाजित किया जा सकता है।

शुष्क ऑक्सीजन ऑक्सीकरण: Si+O2-->SiO2

गीली ऑक्सीजन ऑक्सीकरण: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

जल वाष्प ऑक्सीकरण (गीली ऑक्सीजन): Si + H2O -->SiO2 + H2

शुष्क ऑक्सीकरण में केवल शुद्ध ऑक्सीजन (O2) का उपयोग होता है, इसलिए ऑक्साइड फिल्म की वृद्धि दर धीमी होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से पतली फिल्में बनाने के लिए किया जाता है और यह अच्छी चालकता वाले ऑक्साइड बना सकता है। गीला ऑक्सीकरण ऑक्सीजन (O2) और अत्यधिक घुलनशील जल वाष्प (H2O) दोनों का उपयोग करता है। इसलिए, ऑक्साइड फिल्म तेजी से बढ़ती है और एक मोटी फिल्म बनाती है। हालाँकि, शुष्क ऑक्सीकरण की तुलना में, गीले ऑक्सीकरण से बनने वाली ऑक्साइड परत का घनत्व कम होता है। आम तौर पर, एक ही तापमान और समय पर, गीले ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त ऑक्साइड फिल्म शुष्क ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त ऑक्साइड फिल्म की तुलना में लगभग 5 से 10 गुना अधिक मोटी होती है।