Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Processi successivi/Ossidazione: differenze tra le versioni

Le proprietà degli ossidi ottenuti con le due tecniche sono diverse e quindi è diverso l'uso che si fa di tali ossidi. Gli ossidi accresciuti termicamente risultano essere più puri rispetto a quelli deposti e presentano caratteristiche dielettriche ed isolanti migliori, vengono quindi utilizzati, ad esempio, neglicome ossidiossido di ''gate'' dei transistori MOSFET, gli ossidi deposti sono di qualità peggiore e vengono, ad esempio, utilizzati come ossidi di sacrificio ( si tratta di strati di ossido che vengono deposti sul wafer di silicio e successivamente rimossi per eliminare i difetti della superficie).

Esiste un terzo tipo di ossido, si tratta dell''''ossido nativo'''. Ogni volta che un wafer è esposto all'aria (agente ossidante), su di esso si forma, spontaneamente ed in breve tempo, un sottile strato di ossido (2 nm) detto appunto ossido nativo. Di questo ossido si dovrà tener conto in caso di una succevasuccessiva ossidazione della superficie del wafer: l'ossido nativo andrà a contribuire allo spessore complessivo dell'ossido.Si vanno ora ad analizzare più nel dettaglio i diversi processi di ossidazione.

L''''ossidazione termica''' è un processo che avviene ad elevate temperature (tra i 600 ed i 1200 °C) ed a pressioni di qualche atmosfera. L'ossido si forma a partire dal silicio del substrato cioè, è il silicio del substrato che reagisce e si ''consuma'' per formare l'ossido di silicio. A causa della diversa densità atomica tra silicio e ossido di silicio, lo spessore finale dell'ossido accresciuto risulterà maggiore rispetto allodello spessore del silicio diconsumato partenza delnel substratoprocesso.

dove il silicio e l'ossido di silicio sono allo stato solido, mentre l'ossigeno è allo stato gassoso. Nell'ossidazione per via umida è l'acqua (in forma gassosa) a svolgere il ruolo di ossidante:

L'ossido che si ottiene, in tutti e due i tipi di ossidazione, presenta una struttura amorfa e porosa. Questo è molto utile, infatti l'ossidante deve attraversare lo strato di ossido che manoman mano si forma per andare a reagire con la superficie del wafer di silicio e continuare ad accrescere altro ossido.

La velocità del processo di crescita dell'ossido è variabile nel tempo. All'inizio la reazione è più veloce perchèperché gli ossidanti incontrano immediatamente la superficie del silicio e il processo è limitato solo dalla velocità di reazione superficiale, mano a mano che l'ossido si forma la reazione rallenta, infatti le molecole di ossidante dovranno prima diffondere attraverso l'ossido già formato e poi reagire con il substrato per formare altro ossido, in questo caso la reazione è limitata dal fenomeno di diffusione. L'ossidazione per via umida risulta essere più veloce di quella per via secca, tuttavia gli ossidi ottenuti in questo secondo modo sono di qualità migliore. Per risparmiare tempo ed ottenere comunque elevate caratteristiche dell'ossido, molto spesso, nella realizzazione dei dispositivi, si sceglie di realizzare un primo strato sottile di ossido per ossidazione secca, accrescere poi velocemente uno strato di ossido più spesso mediante ossidazione per via umida, ed ultimare l'ossidazione con un ulteriore strato sottile di ossido ottenuto per via secca( (e quindi di migliore qualità).