Процесс окисления кремния в структурах КНИ

При сращивании пластин кремния в атмосфере кислорода следует учитывать наряду с процессами типа (1) процессы окисления поверхностей сращиваемых пластин. Процесс окисления кремния имеет фундаментальное значение в микроэлектронике [20]. Поэтому исследованиям этого процесса посвящено множество экспериментальных и теоретических работ. Установлено, что процесс окисления кремния в атмосфере кислорода является сложным и многостадийным. В феноменологическом приближении, основанном на термодинамических расчетах, процесс окисления в пренебрежении диссоциативными реакциями кислорода характеризуется брутто-рекциями [34]

(1)

(2)

и

(3)

(4)

Сразу же отметим, что реакцией типа (1) можно пренебречь во всем интервале температур окисления (800 ÷1600 К) и давлениях кислорода вплоть до 10^-9 атм, так как парциальное давление ничтожно мало. Термодинамический анализ реакций (1)-(4) и экспериментальные исследования позволяют заключить, что при относительно низких температурах и достаточно высоких парциальных давлениях кислорода скорость образования двуокиси кремния по реакции (2) намного превышает скорость ее восстановления до моноокиси, и на поверхности кремния образуется термодинамически стабильная пленка (кристаллическая или стеклообразная). При достаточно высоких температурах и низких парциальных давлениях кислорода скорость образования по реакции (3) значительно превышает скорость образования по реакции (2). В этом случае отводится от поверхности окисления в газовую фазу, а пленка не растет вовсе, то есть наблюдается активная фаза процесса окисления. Выделяющейся газ окисляется на поверхности по реакции (4). Если на поверхности выращен толстый слой , а затем образец нагрет до высоких температур в вакууме, то по реакции (4) диссоциирует на и со скоростью, определяемой скоростью газофазного переноса молекул и от реакционной поверхности раздела. Таким образом, концентрация в системе - - - испытывает осцилляции.