酸化プロセス

すべてのプロセスの最も基本的な段階は酸化プロセスです。酸化工程とは、シリコンウェーハを酸素や水蒸気などの酸化剤雰囲気中に置き、高温熱処理（800～1200℃）し、シリコンウェーハの表面に化学反応を起こして酸化膜を形成する工程です。 （SiO2膜）。

SiO2 膜は、その高硬度、高融点、良好な化学的安定性、良好な絶縁性、小さな熱膨張係数、およびプロセス実行可能性により、半導体製造プロセスで広く使用されています。

酸化ケイ素の役割:

1. デバイスの保護と絶縁、表面パッシベーション。 SiO2 は硬度が高く、密度が高いという特徴があり、製造プロセス中にシリコンウェーハを傷や損傷から保護します。

2. ゲート酸化膜誘電体。 SiO2 は、高い絶縁耐力と高い抵抗率、優れた安定性を備えており、MOS 技術のゲート酸化物構造の誘電体材料として使用できます。

3. ドーピングバリア。 SiO2 は、拡散、イオン注入、およびエッチングプロセスでマスクバリア層として使用できます。

4. パッド酸化物層。窒化ケイ素とシリコン間の応力を軽減します。

5. 注入バッファ層。イオン注入によるダメージとチャネリング効果を軽減します。

6. 層間誘電体。導電性金属層間の絶縁に使用（CVD法により生成）

熱酸化の分類と原理：

熱酸化は酸化反応に使用するガスによりドライ酸化とウェット酸化に分けられます。

ドライ酸素酸化：Si+O2→SiO2

湿式酸素酸化：Si+H2O+O2→SiO2+H2

水蒸気酸化（湿潤酸素）：Si + H2O -->SiO2 + H2

ドライ酸化では純酸素（O2）のみを使用するため、酸化膜の成長速度が遅くなります。主に薄膜の形成に使用され、導電性の良い酸化物を形成できます。ウェット酸化では、酸素 (O2) と溶解度の高い水蒸気 (H2O) の両方が使用されます。このため、酸化膜の成長が早く、より厚い膜が形成される。しかしながら、ウェット酸化により形成される酸化層の密度はドライ酸化に比べて低い。一般に、同一温度、同一時間において、ウェット酸化により得られる酸化膜は、ドライ酸化により得られる酸化膜に比べて５～１０倍程度厚くなる。