Электронные и микроэлектронные приборы (стр. 2 из 10)
Ñîîòíîøåíèå ìåæäó âåëè÷èíàìè z0 è t îïðåäåëÿåòñÿ èíòåãðàëîì
Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ ìàëûõ âðåìåí îêèñëåíèÿ òîëùèíà îêèñëà îïðåäåëÿåòñÿ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè ïîâåðõíîñòíîé ðåàêöèè K è ïðÿìîïðîïîðöèîíàëüíà âðåìåíè îêèñëåíèÿ (8). Äëÿ áîëüøèõ âðåìåí îêèñëåíèÿ ñêîðîñòü ðîñòà çàâèñèò îò ïîñòîÿííîé äèôôóçèè D (9), à òîëùèíà îêèñëà ïðîïîðöèîíàëüíà êîðíþ êâàäðàòíîìó èç âðåìåíè ïðîöåññà. Îòìåòèì, ÷òî íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ òîëùèíà îêèñëà, ñîñòàâëÿþùàÿ äåñÿòûå äîëè ìèêðîíà, à âåðõíèé ïðåäåë ïî òîëùèíå äëÿ îáû÷íîãî òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ñîñòàâëÿåò 1 - 2 ìêì. Çíà÷èòåëüíûì äîñòèæåíèåì ïîñëåäíåãî âðåìåíè ÿâèëîñü äîáàâëåíèå â îêèñëèòåëüíóþ ñðåäó â ïðîöåññå îêèñëåíèÿ õëîðñîäåðæàùèõ êîìïîíåíòîâ. Ýòî ïðèâåëî ê óëó÷øåíèþ ñòàáèëüíîñòè ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ ïîëåâûõ ÌÄÏ - òðàíçèñòîðîâ, óâåëè÷åíèþ íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ äèýëåêòðèêîâ è ïîâûøåíèþ ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ. Ãëàâíàÿ ðîëü õëîðà â ïëåíêàõ äâóîêèñè êðåìíèÿ (îáû÷íî ñ êîíöåíòðàöèåé õëîðà 1016 - 1020 ñì-3) çàêëþ÷àåòñÿ â ïðåâðàùåíèè ñëó÷àéíî ïðîíèêøèõ â SiO2 ïðèìåñíûõ èîíîâ, íàïðèìåð, íàòðèÿ èëè êàëèÿ â ýëåêòðè÷åñêè íåàêòèâíûå.
Плазмохимическое окисление кремния
Процессы плазменного окисления металлов и полупроводников заключается в формировании на их поверхности оксидных слоев при помещении в кислородную плазму образцов. Образцы могут быть изолированными (плазменное оксидирование) или находиться под положительным относительно плазмы потенциалом (плазменное анодирование).
 |
На рисунке изображена принципиальная схема установки для осуществления процесса плазменного анодирования. Кислородная плазма возбуждается в объеме 1 генератора плазмы.
Существует несколько видов плазмы, отличающиеся способом возбуждения.
Тлеющий разряд на постоянном токе.
При этом в объеме 1 создается пониженное давление кислорода (обычно 0.1--1 Торр) и между электродами 2 и 3 прикладывается постоянное напряжение разряда Ud величиной внесколько сотен вольт.
Дуговой разряд низкого давления.
Катод 3 нагревается за счет пропускания через него тока накаливания. Вследствие чеготермоэмиссии электронов с поверхности катода облегчается ионизация газоразрядного промежутка, что приводит к снижению напряжения Ud до величины менее 100 В
ВЧ разряд (радиочастотный разряд).
Плазма возбуждается за счет поглощения ВЧ мощности генератора, связанного с объемом 1 либо индуктивно, либо емкостным способом ( ВЧ напряжение подается на пластины 2 и 3 ).
ÑÂ× ðàçðÿä (ìèêðîâîëíîâûé ðàçðÿä).
Ïëàçìà âîçáóæäàåòñÿ ïðè ïîãëîùåíèè ÑÂ× ìîùíîñòè ãåíåðàòîðà, ñîãëàñîâàííîãî ñ îáúåìîì 1 ñ ïîìîùüþ âîëíîâîäà.
Àíîäèðóåìûé îáðàçåö 4 íàõîäèòñÿ ïîä ïîëîæèòåëüíûì îòíîñèòåëüíî ïëàçìû ïîòåíöèàëîì fà (ïîòåíöèàëîì ôîðìîâêè), êîòîðûé ïîäàåòñÿ íà îáðàçåö ÷åðåç ñïåöèàëüíûé êîíòàêò. Ïðè ýòîì âåëè÷èíà fà ìîæåò áûòü îòðèöàòåëüíîé îòíîñèòåëüíî çåìëè, ïîñêîëüêó ðàâíîâåñíûé ïîòåíöèàë ïëàçìû îòðèöàòåëåí. Âíåøíÿÿ ïîâåðõíîñòü îêñèäà â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïëàçìîé ïðèîáðåòàåò "ñòåíî÷íûé" ïîòåíöèàë fb,
êàê ïðàâèëî, îòðèöàòåëüíûé îòíîñèòåëüíî ïîòåíöèàëà íåâîçìóùåííîé ïëàçìû fï. Åñëè îáðàçåö èçîëèðîâàí îò âíåøíåé ýëåêòðè÷åñêîé öåïè (ïëàçìåííîå îêñèäèðîâàíèå), òî åãî ïîâåðõíîñòü ïðèîáðåòàåò "ïëàâàþùèé" ïîòåíöèàë ff. Íàëè÷èå àíîäíîãî ïîòåíöèàëà fà íà îáðàçöå âûçûâàåò ïðîòåêàíèå ÷åðåç íåãî àíîäíîãî òîêà Ia (èëè òîêà ôîðìîâêè), êîòîðûé ñîñòîèò èç èîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ii, âûçûâàþùåé ðîñò îêñèäà, è ýëåêòðîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ie. ×åì áîëüøå äîëÿ èîííîãî òîêà, òåì ýôôåêòèâíåå ïðîòåêàåò ðîñò ïëàçìåííûõ îêñèäîâ.
Ñâîéñòâà ïëàçìåííûõ îêèñëîâ êðåìíèÿ.
Êðåìíèé ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå õîðîøî èññëåäîâàííûì ìàòåðèàëîì ýëåêòðîííîé òåõíèêè. Îñíîâíûì ïðîöåññîì ïàññèâàöèè ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâûõ ïëàñòèí ñëóæèò òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå. Îäíàêî ïî ìåðå ïåðåõîäà ê èçãîòîâëåíèþ ñâåðõáîëüøèõ è ñâåðõáûñòðîäåéñòâóþùèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÑÑÁÈÑ ) âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû îêèñëèòåëüíûõ îáðàáîòîê ñ 1400 äî 900...1100 Ê, ïðè êîòîðûõ îòñóòñòâóåò íåêîíòðîëèðóåìàÿ òåðìîäèôôóçèÿ ïðèìåñåé è äðóãèå ïîáî÷íûå ýôôåêòû, ñòèìóëèðóåìûå âûñîêîé òåìïåðàòóðîé.  ñâÿçè ñ ýòèì âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé íà÷èíàþò ïðèâëåêàòü ïðîöåññû ïëàçìåííîãî àíîäèðîâàíèÿ è îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ.  ðàáîòàõ ÿïîíñêèõ, àìåðèêàíñêèõ, ôðàíöóçñêèõ è äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé ïîëó÷åíû ïëåíêè ïëàçìåííîãî äèîêñèäà êðåìíèÿ, ïî ñâîèì ïàðàìåòðàì íå óñòóïàþùèå ëó÷øèì òåðìè÷åñêèì îáðàçöàì, à ïî ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè è ïðåâîñõîäÿùèå èõ.