Basicamente, o óxido de silício térmico é crescido através do processo químico de reação do silício do substrato com a espécie oxidante (O2 e/ou H2O). No forno de oxidação térmica convencional, os substratos são aquecidos por um gás (espécie oxidante) que é introduzido no ambiente. Este gás é aquecido pela energia térmica dissipada em uma resistência elétrica (Figura 1). A Figura 2 mostra as lâminas colocadas sobre a barqueta de quartzo na entrada do forno convencional do CCS.
Figura 1- Esquemático do Forno Térmico Convencional
Figura 2 – Lâminas de Si colocadas sobre a barqueta de quartzo na entrada
do forno convencional do CCS.
A oxidação úmida é realizada colocando-se as lâminas de Si no forno térmico convencional em alta temperatura de 1000 °C e em ambiente de H2O (vapor) e de O2.
O procedimento de oxidação úmida é o seguinte:
- Utilize o Forno Convencional em temperatura de 1000 °C;
- Execute a entrada da barqueta de quartzo com as lâminas no forno em ambiente de N2, com fluxo de 1l/min, por um tempo maior que 3 min;
- Deixe as lâminas neste ambiente de N2 por 10 min;
- Ligue o sistema de borbulhador O2/H2O, com aproximadamente 63 gotas de H2O/min, para manter as lâminas em ambiente úmido por um tempo determinado min (oxidação úmida) até a obtenção da espessura do óxido de Si desejada;
- Desligue o sistema de borbulhador O2/H2O, ligue a linha de N2 , com fluxo de 1l/min, e deixe as lâminas neste ambiente por 10 min (recozimento do óxido crescido);
- Execute a saída da barqueta de quartzo com as lâminas do forno em ambiente de N2, com fluxo de 1l/min, por um tempo maior que 3 min;
Observação: A espessura esperada do óxido é da ordem de 0.5 µm e 0.8 µm para tempos de 100 e 180 minutos, respectivamente.
A oxidação seca é realizada colocando-se as lâminas de Si no forno térmico convencional em alta temperatura de 1000 °C e em ambiente de O2.
O procedimento de oxidação úmida é o seguinte:
- Utilize o Forno Convencional em temperatura de 1000 °C;
- Execute a entrada da barqueta de quartzo com as lâminas no forno em ambiente de N2, com fluxo de 1l/min, por um tempo maior que 3 min;
- Deixe as lâminas neste ambiente de N2 por 5 min;
- Ligue a linha de O2 com fluxo de 1l/min, para manter as lâminas em ambiente oxidante por um tempo determinado (oxidação seca) até a obtenção da espessura do óxido de Si desejada;
- Desligue a linha de O2, ligue a linha de N2 , com fluxo de 1l/min, e deixe as lâminas neste ambiente por 30 min (recozimento do óxido crescido);
- Execute a saída da barqueta de quartzo com as lâminas do forno em ambiente de N2, com fluxo de 1l/min, por um tempo maior que 3 min;
Observação: A espessura esperada do óxido é da ordem de 0.055 µm para tempo de 40 minutos.