Открыть главное меню

Термическое оксидирование

Печи для диффузии и термического оксидирования (LAAS, Тулуза, Франция)

Оксидирование кремния (Si) — процесс создания оксидной плёнки (диоксида кремния SiO2) на поверхности кремниевой подложки.

Задача оксидирования — вырастить высококачественный слой оксида на подложке из кремния. Оксид кремния получается в процессе химической реакции между кислородом и кремнием. Кислород содержится в окислительной среде, с которой контактирует поверхность подложки, нагретой в печи. В качестве окислительной среды обычно используется сухой или влажный (с паром) кислород.

Химическая реакцияПравить

Термическое оксидирование кремния обычно производят при температурах между 800 и 1200°C. В результате получается слой высокотемпературного оксида (High Temperature Oxide layer). Это может производиться как в парах воды, так и когда в роли окислителя выступает молекулярный кислород, что, соответственно, называется влажным (wet) или сухим (dry) окислением. При этом происходит одна из следующих реакций:

 
 

Окислительная среда может также содержать несколько процентов соляной кислоты. Хлор удаляет ионы металла, что могут присутствовать в оксиде.

Применение слоёв SiO2Править

Слои диоксида кремния используются в электронике:

  • как маска для диффузии легирующих примесей
  • для пассивации поверхности полупроводников
  • для изоляции отдельных элементов СБИС друг от друга
  • в качестве подзатворного диэлектрика
  • в качестве одного из многослойных диэлектриков в производстве МНОП элементов памяти
  • в качестве изоляции в схемах с многослойной металлизацией
  • как составная часть шаблона для рентгеновской литографии

Достоинства SiO2Править

  • SiO2 — "родной" для кремния материал, поэтому легко из него получается
  • SiO2 можно легко стравить с подложки с помощью плавиковой кислоты (HF), не повредив кремний
  • SiO2 является барьером для диффузии бора, фосфора, мышьяка
  • SiO2 является хорошим изолятором (имеет высокую напряжённость пробоя)
  • SiO2 стабилен до 10−9 Тор (10−7 Па) и T > 900 °C
  • SiO2 не растворяется в воде

Режимы термического оксидированияПравить

  • T = 700 — 1300 °C
  • p = 0,2 — 1,0 атм
  • толщина слоя SiO2 : 0,03 — 2 мкм
  • длительность процесса: 3 — 6 часов

Виды термического оксидированияПравить

  • Сухое оксидирование
  • Влажное оксидирование
  • Паровое оксидирование