Методи окислення плівок Si. Аналіз цих методів. Області їх застосування.
Кінетика окислення кремнія.
Кремній є окисна плівка, тому при окисленні необхідно враховувати процеси дифузії крізь цю плівку. Для окислення необхідно створити окислювальну атмосферу, яка складається з окислювача, розчинника, можливо газо носія. Необхідно постійно підводити окислювач до зразка.
Окислення сухим киснем.
Кисень в процесі абсорбції може дисоціювати на атомарному і дифундувати у вигляді 0, це трохи підвищує швидкість ніж дифузія О2 .При окисленні необхідно враховувати:
кристалографічну орієнтацію, так як від неї залежить коефіцієнт дифузії.
Дефектність структури: зростає дефектність – зростає швидкість окислення.
Концентрація домішки і її хім.. природа.
Окислення в парах води
Для прискорення процесу окислення, в якості окислювача використовують воду. Цей феномен води залежить від наступного:
вода в кристалі, який має регулярний потенціальний рельєф з більш глибокими ямами.
Таким чином, коли вода проникає в кристал, вона дисоціює на Н і О. Молекули Н дуже спритні, рухливі, тому мають високий коефіцієнт дифузії. Приблизно на 10 порядків більший ніж О.
Н стрибає в сусіднє міжвузілля і тягне за собою О. Таким чином коефіцієнт дифузії кисню О різко підвищується, це скорочує процес зростання плівок. Але на межі розділу вода створює пустоти насичені водою, а також у середині можуть бути пустоти насичені Н2О, це погіршує властивості SiO2 .
Висновок: у воді швидше, але гірше.
Окислення у вологому кисні
Це середній між попередніми випадками. Він має більшу швидкість ніж сухий, але і гірше ніж сухий. Можливо контролювати процентне співвідношення кисню і води. Для цього використовують загальну систему окислення:
1 – осушувач; 2 – уловлювач пилу; 3 – вентиль; 4 – подача; 5 – кисень проходить через підігріту баню.
Температура окислення як правило близька до температури дифузії. Окислення відбувається разом з дифузією. Частіше суміщають загонку і окислення.
Електролітичне окислення кремнія
При електролітичному окисленні створюється поле в якому переміщуються іони. Це іони кисню і кремнію. Поле прискорює міграцію іонів через SiO2 і дає можливість контролювати процес електродифузії.
Можливе управління постійним полем, постійним струмом.
Постійним полем.
В цьому випадку створюється режим постійної напруги. Окисел постійно зростає. А так як товщина SiO2 збільшується, то зростає опір, а струм постійно зменшується. Це впливає на швидкість окислення.
2) Окислення постійним струмом.
Це приводить до підвищення напруги поля Е, яке прикладається до SiO2 ( це дуже погано, бо поле може привести до пробою SiO2). Вибір варіанта окислення залежить від окремих умов.
Плазмове окислення кремнію
В плазмі, яка створена в вакуумі інтенсивно протікають процеси, як іонізації кисню, так і атомізації кисню.
Ці частки більш хімічно активні, але при низьких температурах. Таким чином в плазмі кремній окислюється при низьких температурах і достатньо швидко. Для активізації плазмоутворення в плазму можуть додаватися різні гази.