तीन प्रकारच्या ऑक्सिडेशन प्रक्रियांचा परिचय

ऑक्सिडेशन प्रक्रिया म्हणजे सिलिकॉनवर ऑक्सिडंट (जसे की ऑक्सिजन, पाण्याची वाफ) आणि थर्मल ऊर्जा प्रदान करण्याच्या प्रक्रियेचा संदर्भ.वेफर्स, सिलिकॉन आणि ऑक्सिडंट्स यांच्यामध्ये रासायनिक अभिक्रिया होऊन संरक्षणात्मक सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO₂) फिल्म तयार होते.

तीन प्रकारच्या ऑक्सिडेशन प्रक्रिया

1. कोरडे ऑक्सीकरण:

कोरड्या ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत, वेफर्स ऑक्सिडेशनसाठी शुद्ध O₂ सह समृद्ध उच्च-तापमान वातावरणाच्या अधीन असतात. कोरडे ऑक्सिडेशन हळूहळू होते कारण ऑक्सिजनचे रेणू पाण्याच्या रेणूंपेक्षा जड असतात. तथापि, पातळ, उच्च-गुणवत्तेच्या ऑक्साईड थरांच्या निर्मितीसाठी ते फायदेशीर आहे कारण हा मंद दर चित्रपटाच्या जाडीवर अधिक अचूक नियंत्रण सक्षम करतो. ही प्रक्रिया हायड्रोजन सारखी अनिष्ट उपउत्पादने निर्माण न करता एकसंध, उच्च-घनता असलेली SiO₂ फिल्म तयार करू शकते. MOSFET गेट ऑक्साइड्स सारख्या ऑक्साईड जाडी आणि गुणवत्तेवर अचूक नियंत्रण आवश्यक असलेल्या उपकरणांमध्ये पातळ ऑक्साईड थरांच्या निर्मितीसाठी हे योग्य आहे.

2. ओले ऑक्सीकरण:

ओले ऑक्सिडेशन सिलिकॉन वेफर्सना उच्च-तापमानाच्या पाण्याच्या वाफेच्या संपर्कात आणून चालते, ज्यामुळे सिलिकॉन आणि बाष्प यांच्यामध्ये रासायनिक अभिक्रिया होऊन सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO₂) तयार होतो. ही प्रक्रिया कमी एकसमानता आणि घनतेसह ऑक्साईड स्तर तयार करते आणि H₂ सारखी अनिष्ट उप-उत्पादने तयार करते, जी सामान्यत: मुख्य प्रक्रियेत वापरली जात नाहीत. याचे कारण म्हणजे ऑक्साईड फिल्मचा वाढीचा दर जलद आहे कारण पाण्याच्या वाफेची प्रतिक्रिया शुद्ध ऑक्सिजनपेक्षा जास्त आहे. म्हणून, सेमीकंडक्टर उत्पादनाच्या मुख्य प्रक्रियेमध्ये ओले ऑक्सिडेशन सहसा वापरले जात नाही.

3. मूलगामी ऑक्सीकरण:  

रॅडिकल ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफर उच्च तापमानाला गरम केले जाते, ज्या ठिकाणी ऑक्सिजनचे अणू आणि हायड्रोजन रेणू एकत्रित होऊन अत्यंत सक्रिय मुक्त रेडिकल वायू तयार होतात. हे वायू सिलिकॉन वेफरवर प्रतिक्रिया देऊन SiO₂ फिल्म तयार करतात.

त्याचा स्टँडआउट फायदा म्हणजे उच्च प्रतिक्रियाशीलता: ते पोहोचण्याच्या कठीण भागात (उदा. गोलाकार कोपरे) आणि कमी-प्रतिक्रियाशील सामग्रीवर (उदा. सिलिकॉन नायट्राइड) एकसमान चित्रपट तयार करू शकतात. हे अत्यंत एकसमान, उच्च-गुणवत्तेच्या ऑक्साईड फिल्म्सची मागणी करणाऱ्या 3D सेमीकंडक्टर सारख्या जटिल संरचनांच्या निर्मितीसाठी योग्य बनवते.