Halbleitertechnologie von A bis Z

Oxid findet in der Halbleiterfertigung Anwendung in den verschiedensten Gebieten:

• zur Isolation (z.B. zwischen Metallisierungsschichten)
• als Streuschicht (z.B. Ionenimplantation)
• als Anpassungsschicht (z.B. LOCOS Technik)
• zur Planarisierung (z.B. um Kanten zu entschärfen)
• als Maskierschicht (z.B. Diffusion)
• als Justiermarken (Justierpunkte in der Fototechnik)
• als Schutzschicht (vor mechanischer Beschädigung)

In Verbindung mit Silicium tritt Oxid als Siliciumdioxid (SiO₂) auf. Es lässt sich auf dem Wafer in sehr dünnen Schichten sehr gleichmäßig herstellen.

SiO₂ ist sehr widerstandsfähig und kann in der Halbleiterfertigung nur durch Flusssäure (HF) nasschemisch geätzt werden. Wasser und andere Säuren greifen das Oxid nicht an, wegen der Kontaminationsgefahr durch Metallionen können Alkalilaugen (KOH, NaOH u.a.) nicht eingesetzt werden. Diese spielen jedoch in der Mikromechanik eine Rolle beim anisotropen Nassätzen – dort greifen sie das Silicium an, während das Oxid nahezu unberührt bleibt und deshalb gerade als Maskierung dient. Der Ablöseprozess mit HF läuft nach folgender Reaktion ab:

Des Weiteren bietet sich Oxid zur Funktion von Schaltungen an, da es die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllt (z.B. als Gateoxid, Feldoxid oder Zwischenoxid).

Entscheidend ist dabei weniger das Oxid selbst als die Grenzfläche zum Silicium. Sie lässt sich thermisch so störstellenarm erzeugen, dass darüber ein Transistor zuverlässig schaltet. Kein anderer Halbleiter besitzt ein eigenes Oxid mit dieser Eigenschaft – das ist der Hauptgrund, weshalb sich Silicium gegen Materialien durchgesetzt hat, die elektrisch eigentlich günstiger wären.