ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
1 Типы загрязнений поверхностей подложек и их влияние на качество ИМС.
2 Принципы разработки технологии очистки поверхностей.
Лабораторная работа 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ТЕРМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
Цель работы: знакомство с технологическими процессами окисления получение практических на-
выков получения окисных пленок простейшими методами; исследование зависимости толщины оксид-
ных пленок кремния от технологических режимов окисления.
Оборудование, оснастка, приборы, материалы: установка окисления по методу «открытой тру-
бы», комплект емкостей и растворов для очистки, центрифуга, МИИ-4, образцы кремния.
Методическое указание
Наиболее широко нашел применение в технологии ПП и ИМС метод термического окисления
кремния; к его разновидностям следует отнести:
• высокотемпературное окисление поверхности кремния в атмосфере сухого кислорода;
• высокотемпературное окисление поверхности кремния в атмосфере увлажненного кислорода;
• окисление поверхности кремния в парах воды при различных давлениях.
Чаще слои диоксида кремния получают высокотемпературным окислением исходного полупровод-
ника в среде сухого или влажного кислорода методом открытой трубы. Тщательно очищенный азот (ки-
слород) пропускается через деионизованную воду и увлажненный водяным паром поступает в кварце-
вый реактор, где в высокотемпературной зоне печи (1100…1300 °С) находятся пластины кремния. Тех-
нологический процесс термического окисления легко регулируется изменением температуры окисле-
ния, температуры воды в увлажнителе и времени процесса окисления. Для получения совершенной
пленки диоксида кремния исходные пластины перед окислением должны быть тщательно очищены
(механически и химически).
Кинетику роста оксидной пленки при термическом окислении кремния можно представить в виде
трех основных процессов:
• адсорбция молекул окислителя поверхности исходных пластин;
• прохождение атомов окислителя через слой образовывающегося на поверхности пластин оксида;
• реакция взаимодействия окислителя с атомами кремния на границе раздела кремний–оксид с об-
разованием нового слоя оксида.
При описании, кинетики процесса окисления удобно использовать понятие «поток окислителя», ко-
торый можно определить как количество молекул окислителя, пересекающих единицу поверхности в
единицу времени. Если принять равновесную концентрацию окислителя на поверхности пластины С
1
, а
в слое оксида на границе со средой – С
2
, на границе кремний–оксид – С
3
, то поток окислителя в уста-
новленном режиме будет описываться следующим образом.
Поток окислителя из газа в поверхность пластины определяется выражением
)(
211
ССhF
−
=
, (6.1)
где h – коэффициент переноса.
Внутри слоя оксида кислород будет диффундировать к границе раздела кремний–окcид и поток его
будет пропорционален разности концентраций на границах и обратно пропорционален толщине слоя
оксида
d
СС
DF
32
2
−
=
, (6.2)
где D – эффективный коэффициент диффузии; d – толщина слоя оксида.
К границе кремний-оксид будет подходить поток окислителя
F
3
= K C
3
, (6.3)
