Термическое окисление кремния в электрическом поле

• Автор: Малевская, Людмила Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

1.1. Кинетика термического окисления кремния

в кислороде и в во даном паре

1.2. Классические модели процесса

термического окисления кремния

1.3. Новые модели термического окисления кремния. Природа диффундирующих частиц при окислении в различных окислительных средах.

1.4. Влияние внешнего электрического поля на

окисление металлов и полупроводников

ГЛАВА П. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И

УСТАНОВОК
2.1. Исходные материалы и установки
2.2. Конструкция ячейки и методика
исследования влияния электрического поля на кинетику и механизм термического окисления кремния.
ГЛАВА Ш. ЗАКОШМЕРНОСТй ТЕРМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
КРЕМНИЯ В ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ
3.1. Влияние постоянного электрического поля на термическое окисление кремния в атмосфере водяного пара .
3.2. Влияние постоянного электрического ПОЛЯ на процесс термического окисления
кремния в сухом кислороде.
3.3. Природа частиц, определяющих процесс термического окисления кремния в водяном
паре и сухом кислороде
3.4. Влияние переменного электрического поля
на термическое окисление кремния
3.5. Взаимное каталитическое влияние поверхностей кремния при .дистанционном окислении в структуре i в атмосфере влажного кислорода
3.6. Свойства оксидных пленок, полученных при термическом окислении кремния в постоянном и переменном электрических полях . . . НО
3.7. Механизм термического окисления кремния
3.8. Перспективы исследования топохимических реакций в электрическом поле для расшифровки механизма процессов окисления полупроводников и металлов.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При высокотемпературном окислении кремния изучение процесса начинается не с атомарночистой поверхности кремния, а при наличии на ней топкой оксидной пленки, образовавшейся в процессе предварительной обработки исследуемых образцов. Для дальнейшего протекания реакции необходим перенос одного из реагентов через уяе образовавшийся оксид, и скорость окисления ограничивается количеством окислителя у границы раздела Оа . В этом случае рост оксидной пленки должен происходить по параболическому закону. И действительно, Бродский и Куббичиотти , используя для исследования процесса окисления кремния метод регистрации расхода кислорода во времени, получили при 0 и ПС параболическую, а при промежуточных температурах логарифмическую зависимость, которую авторы объясняют образованием стеклообразной . Одаако они не делают предположения о механизме процесса и никак не объясняют тот факт, что логарифмический закон действует лишь в ограниченном интервале температур, тогда как природа образующегося оксида всегда, в общем, стеклообразна . Параболический закон роста установили также Бишоп и Хогарс для случая окисления кремния во влажном кислороде, Эдагава и Морита для окисления в водяном паре и сухом кислороде. Этот же закон роста оксидных пленок получен в . В работе на основе полученных результатов по окислению кремния в смеси водяной пар кислород аргон. ЮООС и выше. При более низких температурах действует смешанный линейнопараболический закон. Переход от линейного закона к параболическому происходит в интервале температур 0С . При изучении окисления крешшя на воздухе было обнаружено, что в интервале температур 00С оксидаая пленка практически не образуется, при температурах 00С действует линейный закон, а при 0ЮС параболический. По мнению В. А.Арсламбекова и его соавторов , линейная зависимость возможна в том случае, когда с течением времени происходит растрескивание оксида изза разности удельных объемов оксида и металла, а также в том случае, когда давление окислителя очень низко, и распад его в процессе реакции превышает скорость доступа к реакционной поверхности. Буркхардт и Грегор , исследуя термическое окисление кремния в сухом кислороде, обнаружили, что оно еле,дует линейнопараболической зависимости . При расширении . АГ 1. Причем показатель степени увеличивается от 0,8 ИС до 0,7 0С. Авторы прово,дилп исследования в интервале температур 0С и давлении 0 торр. Уравнение, аналогичное 1. Это уравнение, на наш взгляд, является самым общим и приемлемым . Помимо температуры на кинетику термического окисления кремния оказывают влияние кристаллографическая ориентация подложки, давление окислителя, содержание вода в окисляющей среде, а также наличие различных примесей в системе. К.ПО КДЗ
КСШ Кс0, в случае гидротермального окисления кремния КСШ КсП0 КСЗИ КсЮ0. В работах , также уделено внимание этой проблеме. Что касается параболической константы скорости, то,как отмечается в , она не зависит от ориентации. Эти данные хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями, полученными на основе предположения о зависимости скорости реакции от количества свободных связей атомов кремния, которые могут реагировать с молекулами окислителя . Влияние давления окислителя на скорость термического окисления кремния изучали в , , . Установлена линейная зависимость констант скорости от давления, что находится в соответствии с теорией Дила и Грова 1. В 1 показано, что в случав окисления в сухом кислороде линейная константа скорости пропорциональна корню квадратному из величин давления кислорода,что определяется, как полагают авторы, условиями процесса диссоциации молекул кислорода на атомы при их растворении в пленке оксида. Аналогичная зависимость получена в . Кендалл с соавторами повторили эксперимент Дла и Грова на высоте м над уровнем моря, где атмосферное давление равно только 6 мм рт. Была получена та же самая зависимость, однако показано, что математические предсказания Дила и Грова недостаточно точны,чтобы проводить экстраполяцию к температурам ниже С.