Terminen hapetus

Piin (Si) hapetus on prosessi, jossa muodostuu oksidikalvo ( piidioksidi SiO 2 ) piisubstraatin pinnalle.

Hapetuksen tehtävänä on kasvattaa piisubstraatille korkealaatuinen oksidikerros. Piioksidia syntyy hapen ja piin välisessä kemiallisessa reaktiossa. Happea on hapettavassa väliaineessa, joka on kosketuksessa uunissa kuumennetun substraatin pinnan kanssa. Hapettavana väliaineena käytetään yleensä kuivaa tai märkää (höyryn kanssa) happea.

Kemiallinen reaktio

Piin lämpöhapetus suoritetaan yleensä lämpötiloissa 800-1200°C. Tuloksena on korkean lämpötilan oksidikerros . Tämä voidaan tehdä sekä vesihöyryssä että molekyylisen hapen toimiessa hapettavana aineena, jota vastaavasti kutsutaan märkäksi (märkä) tai kuivaksi (kuivaksi) hapetukseksi. Kun näin tapahtuu, tapahtuu jokin seuraavista reaktioista:

Hapettava ympäristö voi sisältää myös useita prosentteja suolahappoa. Kloori poistaa metalli-ioneja, joita voi olla oksidissa.

SiO 2 -kerrosten levitys

Piidioksidikerroksia käytetään elektroniikassa :

• maskina lisäaineen diffuusiolle
• puolijohteiden pintapassivointiin _
• yksittäisten VLSI -elementtien eristämiseksi toisistaan
• portin eristeenä
• yhtenä monikerroksisista eristeistä MNOS- muistielementtien tuotannossa
• eristeenä monikerroksisissa piireissä
• osana röntgenlitografiamallia

SiO 2 :n edut

• SiO 2 on piin "luonnollinen" materiaali, joten sitä on helppo saada siitä
• SiO 2 voidaan syövyttää helposti substraatista fluorivetyhapolla (HF) piitä vahingoittamatta
• SiO 2 on este boorin , fosforin ja arseenin diffuusiolle
• SiO 2 on hyvä eriste (sillä on korkea läpilyöntijännite)
• SiO 2 on stabiili 10 -9 Torriin (10 -7 Pa) ja T > 900 °C
• SiO 2 ei liukene veteen

Terminen hapetusjärjestelmät

• T = 700 - 1300 °C
• p = 0,2 - 1,0 atm
• SiO 2 -kerroksen paksuus  : 0,03 - 2 µm
• prosessin kesto: 3-6 tuntia

Lämpöhapetuksen tyypit

• Kuiva hapetus
• Märkä hapetus
• Höyryhapetus