7 Особенности окисления некоторых других материалов

В электронике используется очень широкий перечень материалов, способных окисляться, к их числу относятся большинство металлов и полупроводниковых соединений. Большинство используемых материалов, в том числе такие, как Al, Pb, Sn, Ti, Cr, Mo и целый ряд других, окисляются с образованием плотных пленок, защищающих соответствующие материалы от дальнейшего окисления. Окисление их, в целом, подчиняется общим закономерностям, рассмотренным в первую очередь применительно к кремнию. Окисление некоторых металлов, следующее логарифмической зависимости от времени, может даже при комнатной температуре приводить к образованию пленок значительной толщины. Так, известен пример, когда на поверхности алюминия после за 20 лет хранения при средней температуре несколько выше 30^оС образовалась пленка оксида толщиной свыше 20 мкм. Этот пример иллюстрирует необходимость защиты способных окисляться материалов от возможного медленного окисления. В роли защитных слоев чаще всего используют пленки SiO₂ или двухслойные композиции из SiO₂ и Si₃N₄.

Вторым важным следствием подобного окисления является сильное влияние этих оксидных слоев на свойства контактов между разными материалами. Воспризводимость толщины таких пленок накладывает жесткие ограничения на время межоперационного хранения незавершенной продукции. Например, для кремния, хранящегося в обычной атмосфере полупроводниковых предприятий, время межоперационного хранения обычно не превышает нескольких часов, а иногда – нескольких десятков минут. При нарушении этих ограничений необходимы (и предусматриваются технологическими нормами) специальные виды дополнительных обработок.

Особо нужно отметить специфику окисления полупроводниковых соединений типа AIIIBV. Оксиды этих соединений представляют собой смесь оксидов элементов третьей и пятой групп. Последние относятся к числу более или менее легко испаряющихся соединений, чего нельзя сказать об оксидах элементов третьей группы. Поэтому при термическом окислении указанных соединений окисел на их поверхности будет обеднен оксидом элемента пятой группы. Такие нестехиометричные (в смысле соотношения элементов третьей и пятой групп) оксиды обычно обладают заметной проводимостью, что практически исключает их непосредственное использование. Существенно лучшими диэлектрическими свойствами обладают оксиды рассматриваемой группы соединений, если их состав соответствует стехиометрическому. Такие слои удается получать методами анодирования, причем их качество позволяет изготовлять даже МДП структуры.