Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

28
объясняется увеличением коэффициента диффузии молекул окислителя в слое
SiO
2
и увеличением константы скорости химической реакции окисления на
границе раздела SiO
2
– Si.
Представленные на рис. 3.4 зависимости качественно верно описывают
реальный процесс термического окисления кремния. Что касается конкретных
значений скорости роста слоя SiO
2
, то, например, при сухом окислении
и температуре порядка 1300 °С для получения слоя толщиной 1 мкм требуется
примерно 15 часов. Если термическое окисление проводить в атмосфере водя-
ного пара, то аналогичный слой при той же температуре можно получить при-
мерно за 1час. Более высокая скорость объясняется меньшим эффективным
диаметром молекул Н
2
О по сравнению с О
2
и меньшей энергией активации
диффузии молекул окислителя через растущий слой оксида. Качество слоев,
полученных тем и другим способом, будет разным. При влажном окислении
полученные слои SiO
2
обладают худшим электрическими и защитными свойст-
вами, чем слои, полученные сухим окислением. Поэтому обычно эти два спо-
соба комбинируют, тем самым удается получать слои SiO
2
приемлемого каче-
ства с достаточно высокой скоростью.
Факторы, влияющие на скорость роста пленок SiO
2
Кроме температуры и окислительной среды на скорость роста слоя SiO
2
влияет давление газа-окислителя. Повышение давления увеличивает концен-
трацию молекул окислителя, растворенных в приповерхностном слое, тем са-
мым увеличивается градиент концентрации молекул в слое SiO
2
, а значит, и
скорость диффузии. Окисление при повышенном давлении водяного пара (ус-
коренное гидротермальное окисление) позволяет получать оксидные пленки
толщиной 2−3 мкм, что особенно важно при формировании изопланарных
структур, приборов с зарядовой связью и так далее. Недостатком метода явля-
ется необходимость использования герметичных и высокопрочных реакторов
вместо технологичных проточных систем.
На скорость роста слоя SiO
2
оказывает влияние кристаллографическая
ориентация кремниевой пластины. Окисление на пластине с ориентацией (111)
происходит быстрее, чем с ориентацией (100). Влияние ориентации особенно
заметно при относительно низких температурах. Так, например, при Т = 700 °С
отличие в скорости окисления составляет 40 %, а при Т = 1200 °С всего 2 %. За-
висимость скорости окисления от кристаллографической ориентации объясня-
ется тем, что различным кристаллографическим направлениям пластины соот-
ветствует разное количество связей Si – Si.
Большое влияние на скорость роста слоя SiO
2
оказывает концентрация
легирующей примеси в исходной пластине кремния. Это влияние обусловлено
явлением сегрегации примеси на границе раздела SiO
2
– Si. Для одних примес-
ных атомов растворимость в Si выше, чем в SiO
2
, поэтому при термическом
окислении растущий оксид оттесняет примесные атомы в глубь пластины
кремния. В результате оксидный слой обедняется данными примесными атома-

Страницы