Пещта за мокро окисление е ключова част от оборудването в производството на полупроводници и материалознанието. Като водещ доставчик наПещ за мокро окисление, ние разбираме значението на въздействието му върху кристалната структура на окислените материали. В този блог ще проучим как пещта за мокро окисление влияе върху кристалната структура и защо има значение при различни приложения.
Основи на мокрото окисляване
Мокрото окисляване е процес, използван за отглеждане на слоеве от силициев диоксид (SiO₂) върху силициеви пластини. При мокрото окисление водната пара се вкарва в окислителната камера заедно с кислорода. Водната пара действа като катализатор, увеличавайки скоростта на окисление в сравнение със сухото окисление, при което се използва само кислород. Реакцията може да бъде представена чрез следното уравнение:
Si (твърд) + 2H₂O (газ) → SiO₂ (твърд) + 2H₂ (газ)
Процесът на мокро окисление обикновено протича при температури между 800°C и 1200°C. Изборът на температура зависи от желаната дебелина на оксида и свойствата на окисления материал.
Въздействие върху кристалната структура
1. Напрежение на решетката
Един от основните начини, по които пещта за мокро окисление влияе върху кристалната структура, е чрез въвеждане на деформация на решетката. Когато силициевият диоксид се образува на повърхността на силиций, обемът на оксидния слой е по-голям от обема на консумирания силиций. Това обемно разширение създава напрежение на натиск в оксидния слой и напрежение на опън в подлежащия силиконов субстрат.
Деформацията на решетката може да има няколко последствия. Може да причини дислокации в силициевата кристална решетка, което може да повлияе на електрическите свойства на материала. Например, дислокациите могат да действат като центрове на разсейване на електрони, намалявайки подвижността на носителя. В някои случаи напрежението на решетката може също да доведе до образуване на микропукнатини в оксидния слой, което може да компрометира целостта на устройството.
2. Растеж и ориентация на зърното
Процесът на мокро окисляване може също да повлияе на растежа на зърната и ориентацията на окисления материал. По време на окисляването силициевите атоми на повърхността реагират с водната пара и кислорода, за да образуват силициев диоксид. Растежът на оксидния слой може да бъде повлиян от кристалната ориентация на подлежащия силиконов субстрат.
Например, в <100>-ориентиран силиций, скоростта на окисление е по-бърза, отколкото в <111>-ориентиран силиций. Тази разлика в скоростта на окисление може да доведе до образуването на оксидни слоеве с различни дебелини и морфологии върху различни кристални ориентации. Освен това процесът на мокро окисляване може да насърчи растежа на определени кристални равнини над други, което води до промяна в цялостната зърнеста структура на материала.
3. Включване на примеси
Наличието на водна пара в процеса на мокро окисляване може също да повлияе на включването на примеси в окисления материал. Водната пара може да реагира с примеси в силициевия субстрат или окислителната атмосфера, образувайки летливи съединения, които могат лесно да бъдат отстранени от системата. От друга страна, водната пара може също да действа като източник на водород, който може да дифундира в силициевия субстрат и да пасивира дефектите.
Включването на примеси може да окаже значително влияние върху електрическите и оптичните свойства на окисления материал. Например, наличието на водород може да намали броя на висящите връзки на интерфейса силиций - оксид, подобрявайки качеството на интерфейса и намалявайки тока на утечка в полупроводниковите устройства.
Приложения и съображения
1. Производство на полупроводници
В производството на полупроводници пещта за мокро окисление се използва за отглеждане на тънки оксидни слоеве за различни приложения, като оксиди на затвора в MOSFET (метал - оксид - полупроводникови транзистори с полеви ефекти) и изолационни оксиди в интегрални схеми. Контролът на кристалната структура е от съществено значение за осигуряване на производителността и надеждността на тези устройства.
Например в MOSFETs качеството на оксида на затвора е от решаващо значение за определяне на праговото напрежение, подвижността на носителя и тока на утечка. Всякакви промени в кристалната структура на затворния оксид, като напрежение на решетката или включване на примеси, могат да повлияят на тези електрически свойства. Поради това производителите на полупроводници използват усъвършенствани пещи за мокро окисляване с прецизен контрол на температурата и газовия поток, за да минимизират въздействието върху кристалната структура.
2. Материалознание
В научните изследвания в областта на материалите процесът на мокро окисляване се използва за изследване на окислителното поведение на различни материали и за разработване на нови материали с подобрени свойства. Като разберат как пещта за мокро окисление влияе върху кристалната структура, изследователите могат да проектират процеси на окисление, за да оптимизират свойствата на материала.
Например, при изследването на материали от силициев карбид (SiC), мокрото окисление може да се използва за модифициране на повърхностните свойства на SiC. SiC е широкозонов полупроводник с отлични електрически и топлинни свойства, но поведението му при окисление е различно от това на силиция. Чрез контролиране на условията на окисление в пещ за мокро окисление, изследователите могат да изследват промените в кристалната структура на SiC и да разработят нови процеси на окисление за базирани на SiC устройства.
3. Допълнително оборудване
В допълнение към пещите за мокро окисление, нашата компания предлага и гама от допълнително оборудване за термична обработка. За нискотемпературни приложения, нашитеНискотемпературно RTP оборудванеосигурява възможности за бърза термична обработка. НашитеВертикална пещ за термична обработкае подходящ за производство в големи обеми с прецизен контрол на температурата. TheSiC епитаксиална пеще проектиран специално за епитаксиален растеж на SiC материали. А за автоматизирани процеси, нашитеАвтоматично RTP оборудванепредлага ефективност и надеждност.
Свържете се с нас за покупка и консултация
Ако се интересувате да научите повече за нашите пещи за мокро окисление или някое от другите ни съоръжения за термична обработка, ви каним да се свържете с нас. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне при избора на подходящо оборудване за вашите специфични нужди и да осигури техническа поддръжка по време на процеса на закупуване. Независимо дали сте производител на полупроводници, изследовател на науката за материалите или някой, който се нуждае от висококачествени решения за термична обработка, ние сме тук, за да ви помогнем.
Референции
- S. Wolf, RN Tauber, „Обработка на силиций за ерата на VLSI: том 1 – Технология на процеса“, Lattice Press, 1986 г.
- BE Deal, AS Grove, "Обща зависимост за термичното окисляване на силиций", Journal of Applied Physics, vol. 36, стр. 3770 - 3778, 1965.
- CY Chang, SM Sze, "ULSI Technology", McGraw - Hill, 1996 г.
