Пиролитическое осаждение оксидных пленок

Анодное, пиролитическое и термическое осаждение пленок оксида.

Анодное окисление кремния.

Анодное окисление кремния является одним из наиболее распространенных методов получения высококачественных пленок оксида кремния. При обычных условиях поверхность кремния покрыта слоем оксида кремния толщиной 30 Ангстрем. Поэтому дальнейший рост пленки оксида протекает в результате диффузии и электромиграции ионов кремния через оксидную пленку.

Обычно используют метод окисления поверхности кремния в жидком электролите. Электролитическое окисление кремния проводят в электролитах на основе азотной, борной или фосфорной кислот, имеющих различные добавки. Процесс проводят, или при постоянной величине тока, протекающего через электролит, или при постоянной величине напряжения на электролитической ячейке. При проведении процесса при постоянной величине тока скорость роста пленки пропорциональна плотности тока в ячейке, при этом напряжение на ячейке повышается по мере роста толщины пленки. При проведении процесса при постоянном напряжении плотность тока в процессе роста пленки постепенно уменьшается, что сопровождается уменьшение скорости роста пленки.

В методе пиролитического осаждения пленок оксида кремния подложка, по существу, не принимает участия в процессе. Поэтому данная технология позволяет получать пленки оксида кремния практически на любых подложках.

В качестве рабочего газа обычно используют пары кремнийорганических соединений. Важное достоинство технологии – отсутствие перераспределения примесей между подложкой и растущим слоем оксида кремния, а также сравнительно низкая температура процесса.

Одной из разновидностей пиролитического осаждения пленок диоксида кремния является разложение тетраэтосилана Si(OC₂H₅)₄. Реакцию разложения проводят при температурах 700 – 750 ⁰С. При этом источником кислорода служит сам тетраэтоксилан. В качестве примера на Рис. 4 приведены зависимости толщины пленки диоксида кремния от времени процесса при различных температурах.

Рис. 4. Зависимости толщины пленки диоксида кремния от времени окисления.

На Рис. 4 зависимости соответствуют следующим значения температуры процесса, ⁰С: 1 – 700, 2 – 725, 3 – 750.

В результате реакции пиролиза тетраэтоксилана выделяются диоксид кремния, оксид кремния, оксид углерода и органические радикалы в газообразной форме.

Второй разновидностью пиролитического осаждения пленок диоксида кремния является разложение силана SiH₄ в присутствии кислорода. Преимуществом данной реакции является отсутствие в продуктах реакции газообразных органических радикалов и оксида углерода, а сама реакция протекает при более низкой температуре. Для получения высококачественных пленок диоксида кремния процесс обычно проводят при температуре 150 – 300 ⁰С, что позволяет осаждать пленки на поверхность полупроводниковых соединений без нарушения их стехиометрии. Скорость осаждения пленки диоксида кремния при оптимальных значениях температуры процесса и соотношения силана и кислорода может достигать 100 нм/мин.