3 種類の酸化プロセスの紹介

酸化プロセスとは、シリコンに酸化剤（酸素、水蒸気など）と熱エネルギーを提供するプロセスを指します。ウエハース、シリコンと酸化剤の間で化学反応を引き起こし、保護二酸化シリコン (SiO₂) 膜を形成します。

3種類の酸化プロセス

1.乾式酸化：

ドライ酸化プロセスでは、ウェーハは酸化のために純粋な O₂ が豊富な高温環境にさらされます。酸素分子は水分子より重いため、ドライ酸化はゆっくりと進行します。ただし、この遅い速度により膜の厚さをより正確に制御できるため、薄くて高品質の酸化物層の製造には有利です。このプロセスでは、水素などの望ましくない副生成物を生成することなく、均質で高密度の SiO2 膜を生成できます。 MOSFETのゲート酸化物など、酸化物の厚さと品質を正確に制御する必要があるデバイスでの薄い酸化物層の製造に適しています。

2.湿式酸化:

湿式酸化は、シリコン ウェーハを高温の水蒸気にさらすことによって行われ、シリコンと蒸気の間で化学反応が引き起こされ、二酸化シリコン (SiO2) が形成されます。このプロセスでは、均一性と密度が低い酸化物層が生成され、通常はコア プロセスでは使用されない H2 などの望ましくない副生成物が生成されます。これは、純酸素に比べて水蒸気の反応性が高いため、酸化膜の成長速度が速いためである。したがって、ウェット酸化は通常、半導体製造の中核プロセスでは使用されません。

3.ラジカル酸化:  

ラジカル酸化プロセスでは、シリコンウェーハが高温に加熱され、その時点で酸素原子と水素分子が結合して、高活性なフリーラジカルガスが形成されます。これらのガスはシリコンウェーハと反応して、SiO2 膜を形成します。

その顕著な利点は高い反応性です。到達しにくい領域 (例: 丸い角) や低反応性材料 (例: 窒化シリコン) 上に均一な膜を形成できます。そのため、均一性の高い高品質の酸化膜が求められる 3D 半導体などの複雑な構造の製造に適しています。