La formazione di biossido di silicio sulla superficie del silicio è chiamata ossidazione, e la creazione di biossido di silicio stabile e fortemente aderente ha portato alla nascita della tecnologia planare dei circuiti integrati al silicio. Sebbene esistano molti modi per far crescere il biossido di silicio direttamente sulla superficie del silicio, ciò avviene solitamente tramite ossidazione termica, che consiste nell'esporre il silicio a un ambiente ossidante ad alta temperatura (ossigeno, acqua). I metodi di ossidazione termica consentono di controllare lo spessore del film e le caratteristiche dell'interfaccia silicio/biossido di silicio durante la preparazione dei film di biossido di silicio. Altre tecniche per la crescita del biossido di silicio sono l'anodizzazione al plasma e l'anodizzazione a umido, ma nessuna di queste tecniche è stata ampiamente utilizzata nei processi VLSI.
Il silicio mostra una tendenza a formare biossido di silicio stabile. Se il silicio appena sfaldato viene esposto a un ambiente ossidante (come ossigeno, acqua), formerà uno strato di ossido molto sottile (<20 Å) anche a temperatura ambiente. Quando il silicio viene esposto a un ambiente ossidante ad alta temperatura, si genererà uno strato di ossido più spesso a una velocità maggiore. Il meccanismo di base della formazione del biossido di silicio dal silicio è ben compreso. Deal e Grove hanno sviluppato un modello matematico che descrive accuratamente la dinamica di crescita di film di ossido con spessore superiore a 300 Å. Hanno proposto che l'ossidazione avvenga nel seguente modo: l'ossidante (molecole d'acqua e molecole di ossigeno) diffonde attraverso lo strato di ossido esistente fino all'interfaccia Si/SiO2, dove reagisce con il silicio per formare biossido di silicio. La reazione principale per la formazione del biossido di silicio è descritta come segue:
La reazione di ossidazione avviene all'interfaccia Si/SiO2, quindi quando lo strato di ossido cresce, il silicio viene continuamente consumato e l'interfaccia invade gradualmente il silicio. In base alla densità e al peso molecolare corrispondenti del silicio e del biossido di silicio, si può constatare che il silicio consumato per lo spessore dello strato di ossido finale è del 44%. In questo modo, se lo strato di ossido cresce di 10.000 Å, verranno consumati 4400 Å di silicio. Questa relazione è importante per calcolare l'altezza dei gradini formati sulwafer di silicioI gradini sono il risultato di diverse velocità di ossidazione in diversi punti della superficie del wafer di silicio.
Forniamo inoltre prodotti in grafite e carburo di silicio ad elevata purezza, ampiamente utilizzati nei processi di lavorazione dei wafer come ossidazione, diffusione e ricottura.
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Data di pubblicazione: 13 novembre 2024