Termikus oxidáció

A szilícium oxidációja (Si) egy oxidfilm ( szilícium-dioxid SiO 2 ) létrehozásának folyamata a szilícium hordozó felületén.

Az oxidáció feladata jó minőségű oxidréteg növesztése szilícium hordozón. A szilícium-oxid az oxigén és a szilícium közötti kémiai reakció során keletkezik. Az oxidáló közeg oxigént tartalmaz, amely érintkezik a kemencében melegített hordozó felületével. Oxidáló közegként általában száraz vagy nedves (gőzzel együtt) oxigént használnak.

Kémiai reakció

A szilícium termikus oxidációját általában 800 és 1200 °C közötti hőmérsékleten végzik. Az eredmény egy magas hőmérsékletű oxidréteg . Ez történhet vízgőzben és akkor is, ha a molekuláris oxigén oxidálószerként működik, amit nedves (nedves) vagy száraz (száraz) oxidációnak neveznek. Amikor ez megtörténik, az alábbi reakciók egyike lép fel:

Az oxidáló környezet több százaléknyi sósavat is tartalmazhat. A klór eltávolítja az oxidban esetleg jelen lévő fémionokat.

SiO 2 rétegek alkalmazása

A szilícium-dioxid rétegeket az elektronikában használják :

• maszkként az adalékanyag diffúziójához
• félvezetők felületi passziválására
• hogy elkülönítsék egymástól az egyes VLSI -elemeket
• mint kapudielektrikum
• mint az egyik többrétegű dielektrikum az MNOS memóriaelemek gyártásában
• szigetelésként többrétegű áramkörökben
• egy röntgen litográfiai sablon részeként

A SiO 2 előnyei

• A SiO 2 a szilícium "natív" anyaga, így könnyen beszerezhető belőle
• A SiO 2 könnyen lemaratható a hordozóról fluorsavval (HF) a szilícium károsítása nélkül
• A SiO 2 gátolja a bór , foszfor és arzén diffúzióját
• A SiO 2 jó szigetelő (nagy áttörési feszültséggel rendelkezik)
• A SiO 2 10 -9 Torr (10 -7 Pa) nyomásig és T > 900 °C -ig stabil
• A SiO 2 nem oldódik vízben

Termikus oxidációs rendszerek

• T = 700-1300 °C
• p = 0,2-1,0 atm
• SiO 2 rétegvastagság  : 0,03 - 2 µm
• folyamat időtartama: 3-6 óra

A termikus oxidáció típusai

• Száraz oxidáció
• Nedves oxidáció
• Gőzoxidáció