A formação de dióxido de silício na superfície do silício é chamada de oxidação, e a criação de dióxido de silício estável e fortemente aderente levou ao nascimento da tecnologia planar de circuito integrado de silício. Embora existam muitas maneiras de fazer crescer o dióxido de silício diretamente na superfície do silício, isso geralmente é feito por oxidação térmica, que consiste em expor o silício a um ambiente oxidante de alta temperatura (oxigênio, água). Os métodos de oxidação térmica podem controlar a espessura do filme e as características da interface silício/dióxido de silício durante a preparação de filmes de dióxido de silício. Outras técnicas para o cultivo de dióxido de silício são a anodização por plasma e a anodização úmida, mas nenhuma dessas técnicas tem sido amplamente utilizada em processos VLSI.
O silício mostra tendência a formar dióxido de silício estável. Se o silício recém-clivado for exposto a um ambiente oxidante (como oxigênio, água), ele formará uma camada de óxido muito fina (<20Å), mesmo à temperatura ambiente. Quando o silício é exposto a um ambiente oxidante em alta temperatura, uma camada de óxido mais espessa será gerada em um ritmo mais rápido. O mecanismo básico de formação de dióxido de silício a partir do silício é bem compreendido. Deal e Grove desenvolveram um modelo matemático que descreve com precisão a dinâmica de crescimento de filmes de óxido com espessura superior a 300Å. Eles propuseram que a oxidação seja realizada da seguinte forma, ou seja, o oxidante (moléculas de água e moléculas de oxigênio) se difunde através da camada de óxido existente até a interface Si/SiO2, onde o oxidante reage com o silício para formar dióxido de silício. A principal reação para formar dióxido de silício é descrita a seguir:
A reação de oxidação ocorre na interface Si/SiO2, portanto, quando a camada de óxido cresce, o silício é continuamente consumido e a interface invade gradualmente o silício. De acordo com a densidade e o peso molecular correspondentes do silício e do dióxido de silício, verifica-se que o silício consumido para a espessura da camada de óxido final é de 44%. Desta forma, se a camada de óxido crescer 10.000Å, serão consumidos 4.400Å de silício. Esta relação é importante para calcular a altura dos degraus formados nobolacha de silício. As etapas são o resultado de diferentes taxas de oxidação em diferentes locais da superfície da pastilha de silício.
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Horário da postagem: 13 de novembro de 2024