در مطلب قبلی ما به ویژگی های اکسیداسیون و مکانیزم آن اشاره کردیم.
حال در این مطلب به اکسیداسیون حرارتی می پردازیم.
اغلب لایه های Sio2 روی سطح سیلیکن به وسیله ی اکسیداسیون حرارتی رشد داده می شوند. اکسیداسیون حرارتی در محدوده ی دمایی بین 900 تا 1200 درجه سانتی گراد در حضور گاز اکسیژن یا بخار آب صورت می پذیرد.
اکسیداسیون حرارتی به نوبه خود به دو دسته اکسیداسیون در فشار اتمسفر و اکسیداسیون در فشار بالا تقسیم می شوند.
اکسیداسیون حرارتی به دو گونه ی متداول صورت می گیرد:
1- پوشش خشک:
هنگامی که ویفر در مقابل گاز اکسیژن قرار می گیرد واکنشی که رخ می دهد برابر است با:
Si + O2 –> SiO2
2- روش تر (مرطوب):
هنگامی که ویفر در معرض بخار آب قرار می گیرد، واکنش زیر رخ میدهد:
Si + 2H2O –> Sio2 + 2H2
مزایای اکسیداسیون خشک:
1- تشکیل لایه های اکسید با چگالی بالاتر
2- کنترل بهتر پروسه به دلیل سرعت کمتر
3- استقامت دی الکتریک (حداکثر میدان الکتریکی که یک دی الکتریک می تواند تحمل کند بدون آنکه در هم بشکند، استقامت الکتریکی نامیده می شود.) بالاتر
4- جلوگیری از نفوذ آلاینده ها به علت دانسیتیه بالا
معایب:
رشد لایه های ضخیم با این روش نیاز به زمان طولانی دارد.
مزایای اکسیداسیون مرطوب:
1- اکسیداسیون سریع:
دلیل سریع بودن اکسیداسیون این است که بخار آب شامل یک اتم هیدروژن و یک یون هیدروکسیل (-OH) می باشد که این یون سریع تر از اکسیژن در لایه های اکسید پخش می شود و به سطح سیلیکن برای انجام واکنش می رسد.
معایب:
1- تشکیل لایه اکسید با چگالی کمتر: علت کم بودن چگالی در این روش این است که طبق معادله واکنش، دو مولکول هیدروژن طی واکنش آزاد می شوند که در لایه ی Sio2 به دام می افتند. در نتیجه چگالی لایه کمتر می شود.
2- استقامت در الکتریک پایین تر و داشتن خلل و فرج بیشتر برای نفوذ آلاینده ها
برای تشکیل اکسیدهایی با ضخامت بیشتر از 1200A که مشخصه های الکتریکی و شیمیایی آنها مهم و بحرانی نیستند از این روش استفاده می شوند.
این آموزش بیش از ۳ سال قبل ارسال شده و اکنون در لیست بهروزرسانیهای سایت قرار دارد. اگر پیشنهاد یا انتقادی برای بهبود آموزش دارید، خوشحال میشیم به ما اطلاع بدهید.