Proses Oksidasi

Tahap paling dasar dari semua proses adalah proses oksidasi. Proses oksidasinya adalah dengan menempatkan wafer silikon dalam atmosfer oksidan seperti oksigen atau uap air untuk perlakuan panas suhu tinggi (800~1200℃), dan terjadi reaksi kimia pada permukaan wafer silikon untuk membentuk film oksida. (film SiO2).

Film SiO2 banyak digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor karena kekerasannya yang tinggi, titik leleh yang tinggi, stabilitas kimia yang baik, insulasi yang baik, koefisien muai panas yang kecil, dan kelayakan proses.

Peran silikon oksida:

1. Perlindungan dan isolasi perangkat, pasivasi permukaan. SiO2 memiliki karakteristik kekerasan dan kepadatan yang baik, sehingga dapat melindungi wafer silikon dari goresan dan kerusakan selama proses pembuatan.

2. Dielektrik gerbang oksida. SiO2 memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan resistivitas yang tinggi, stabilitas yang baik, serta dapat digunakan sebagai bahan dielektrik untuk struktur gerbang oksida teknologi MOS.

3. Penghalang doping. SiO2 dapat digunakan sebagai lapisan penghalang masker dalam proses difusi, implantasi ion, dan etsa.

4. Lapisan oksida bantalan. Kurangi tekanan antara silikon nitrida dan silikon.

5. Lapisan penyangga injeksi. Mengurangi kerusakan implantasi ion dan efek penyaluran.

6. Dielektrik antar lapisan. Digunakan untuk insulasi antar lapisan logam konduktif (dihasilkan dengan metode CVD)

Klasifikasi dan prinsip oksidasi termal:

Menurut gas yang digunakan dalam reaksi oksidasi, oksidasi termal dapat dibagi menjadi oksidasi kering dan oksidasi basah.

Oksidasi oksigen kering: Si+O2-->SiO2

Oksidasi oksigen basah: Si+ H2O + O2-->SiO2 + H2

Oksidasi uap air (oksigen basah): Si + H2O -->SiO2 + H2

Oksidasi kering hanya menggunakan oksigen murni (O2), sehingga laju pertumbuhan lapisan oksida lambat. Hal ini terutama digunakan untuk membentuk film tipis dan dapat membentuk oksida dengan konduktivitas yang baik. Oksidasi basah menggunakan oksigen (O2) dan uap air yang sangat larut (H2O). Oleh karena itu, lapisan oksida tumbuh dengan cepat dan membentuk lapisan yang lebih tebal. Namun dibandingkan dengan oksidasi kering, kepadatan lapisan oksida yang dibentuk oleh oksidasi basah lebih rendah. Umumnya, pada suhu dan waktu yang sama, lapisan oksida yang diperoleh melalui oksidasi basah sekitar 5 hingga 10 kali lebih tebal daripada lapisan oksida yang diperoleh melalui oksidasi kering.