2.5. Методы окисления и оборудование

Выбор метода окисления определяется необходимой толщиной и свойствами формируемого окисла. Относительно тонкие окисные пленки и те окислы, для которых поставлено условие получения минимального заряда на границе раздела, обычно выращиваются в сухом кислороде. При формировании толстых окисных пленок (>0,5 мкм) используют окисление во влажном кислороде (как правило, при ~ 1 атм ,либо при повышенном давлении до 25 атм). Более высокие давление позволяет выращивать толстые окисные пленки при средних температурах и приемлемых затратах времени.

Наиболее распространенный метод окисления при атмосферном давлении реализуется в кварцевых или кремниевых диффузионных трубах, где подложки кремния располагаются в вертикальном положении в пазах специальной подставки (лодочки), сделанной из кварца или кремния. Типичные температуры окисления лежат в интервале 800 - 1200  ⁰С и должны поддерживаться в процессе окисления с точностью  71 ⁰С для обеспечения однородности формируемых пленок. В стандартном технологическом процессе подложки подвергают очистке, сушке, размещают в лодочке и автоматически вдвигают в печь, нагретую до температуры 800 - 900 ⁰С, после чего температуру постепенно повышают. Такое повышение температуры необходимо для предотвращения коробления подложек. По окончании процесса окисления температура в печи постепенно снижается и подложки вынимают наружу.

3. Задание для выполнения

1. Исходные данные для расчета: температура окисления кремниевой пластины Т = 800+15(N-1)+100 ⁰C.(с 1-7 варианты)

2. Используя данные табл. П.1 - П.2, построить температурные зависимости констант скорости окисления кремния в сухом и влажном кислороде.

3. Для заданной температуры, используя построенные в п.2 графики, найти соответствующие значения констант скорости окисления кремния в сухом и влажном кислороде.

4. Построить графики зависимостей толщины окислов от времени окисления в условиях влажного, сухого кислорода поверхности кремния. Время окисления 150 мин; число точек - не менее 10.

4. Контрольные вопросы

1. Этапы роста окисных пленок.

2. Модель кинетики окисления кремния по Дилу-Гроуву.

3. Вывод дифференциального уравнения скорости роста окисной пленки.

4. Вывод решения дифференциального уравнения скорости роста окисной пленки.

5. Покажите, что уравнение (2.12) упрощается до x₀ = Bt при большом времени окисления и до x₀ = B(t + )/A при малом времени окисления.

6. Методы окисления и оборудование.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА.-М.: Высшая школа, 1978. 376 с.

2.Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. - М.: Радио и связь, 1987. 464 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П.1

Константы скорости окисления кремния во влажном кислороде

Токис, оС	А, мкм	В, мкм2/ч	В/А, мкм/ч	, ч
1200	0,050	0,720	14,400	0
1100	0,110	0,510	4,640	0
1000	0,226	0,287	1,270	0
920	0,500	0,203	0,406	0

Таблица П.2

Константы скорости окисления кремния в сухом кислороде

Токис, оС	А, мкм	В, мкм2/ч	В/А, мкм/ч	, ч
1200	0,040	0,045	1,12	0,027
1110	0,090	0,027	0,30	0,076
1000	0,165	0,0117	0,071	0,37
920	0,235	0,0049	0,0208	1,40
800	0,370	0,0011	0,0030	9,00