Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

10,0

I- I i 11II ц-1-I I I ИНГ I-I I I i m


1,0 10

Время енисренил, н си

Рис. 1.22. Зависимость толщины окисла от рре-мени окисления, а - термическое окисление в сухом кислороде; б - термическое окисление во влажном кислороде (с добавлением паров, получаемых при нагреве HjO до 95 °С). (В, Е. Deal, А. S. Graue, General relationship for the thermal oxidation of silicon. Journal of Applied Physics 36, No. 12, pp. 3370-3378, 1965, S. K. Gkandi, Theory and Practice of microelectronics, Wiley, 1968.)

1 i I

0,01

- 1 1

111111

--r T-rn 11Г -

1 1 1 1 1 1 IL

m III I

1 1 1111 III

1 1 и mi

0,02 0,1 1,0

Вргмр тисррния, ч



фузии О2 ИЛИ HgO через этот слой обратно пропорциональна его толщине, так что выполняется соотношение dxidt ~ С/х, где X - толщина окисла, С - коэффициент пропорциональности. Если представить это уравнение в виде х dx - С dt и проинте-

una HgO


Кремний.


Рремл if

Pwr. 1.23. а - Окисление кремния с протеканием реакций Si + Оа ЗЮг вла Si 4-2Н2О-> SiOj-r SHj; б - зависимость толщины окисла от времени окисления при термическом окислении кремния.

блажт/й "рнисгл

Кремниевая пайлржла

Рис. 1.24. Комбинированный окисел, пол}ченный путем трехстадийного процесса окисления: в кислороде, в парах воды и снова в кислороде.

грировать его, то получим х12 == Ct. Отсюда найдем выражение для толщины окисла х ~ {2Cty~. Таким образом, за начальной фазой линейного роста окисла (процесс, ограниченный скоростью реакции) следует фаза роста, ограниченного скоростью диффузии, когда толщина окисла увеличивается как корень квадратный из времени роста.



При использовании в качестве окислителя H-jO скорость роста окисла оказывается примерно в четыре раза больше, чем при использовании Oj. Это объясняется главным образом тем, что молекула НО примерно в два раза меньше по размеру, чем молекула Оа, так что скорость диффузии HjO через SiOj гораздо больше скорости диффузии Oj. Хотя в атмосфере НО окисел растет гораздо быстрее, чем в атмосфере Og, при «сухом» окислении (с использованием О) окисел получается несколько более плотным и с более высокой диэлектрической прочностью, чем при

Исходная паЗерхшст нргмния


Рис. 1.25. Потребление кремния в процессе роста окисла.

«влажном» Окислении (в парах HjO). Часто используется трех-стадийный процесс окисления типа «сухое-влажное-сухое». Сначала выращивается тонкий слой окисла в атмосфере Оа, затем - более толстый слой в парах HjO и в заключение снова проводится «сухое» окисление. В результате получается комбинированное оксидное покрытие; непосредственно на поверхности кремния лежит слой более плотного «сухого» окисла, затем следует менее плотный «влажный» окисел, а на его поверхности находится защитный слой «сухого» окисла (рис. 1.24).

В процессе термического окисления тонкий поверхностный слой кремния превращается в окисел. Если толщина выращенного слоя SiOj равна /ох> то толщина слоя кремния, перешедшего в окисел, составляет 0,44/ох (рис. 1.25).

IA.L Использование окисла в качестве теки. Оксидный слой может быть использован для маскирования находящейся под ним поверхности кремния в процессе диффузии или ионной имплантации. С помощью фотолитографической обработки можно удалить определенные участки окисла, сформировав «окна», открывающие поверхность кремния. В процессе диффузии или ионной имплантации примеси проникают в кремний только в окнах, а остальная поверхность оказывается защищенной. Получаемый таким образом рисунок легированных областей повторяет рисунок окон, сформиро;:а;;;;ыл в с;;;:слг. Эта тс.хгюлогня «локального» легирования играет ключевую роль в производстве твердотельных электронных приборов, имеющих микроскопические размеры.

Толщина окислэт,- используемого в качестве маски при диффузии, зависит от типа диффузанта, а также от времени и темпера-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193