Механизм роста и кинетика окисления
Механизм роста и кинетика окисления
Для малых времен окисления толщина окисла определяется постоянной скорости поверхностной реакции K и прямо пропорциональна времени окисления. Для больших времен окисления скорость роста зависит от постоянной диффузии D, а толщина окисла пропорциональна корню квадратному из времени процесса.
На скорость окисления влияют также ориентация подложки, присутствие паров воды, наличие натрия, хлора и концентрация легирующей примеси в кремнии. На рис. приведена зависимость толщины пленки SiO2 от времени окисления во влажном кислороде при парциальном давлении паров воды 85·103 Па.
Для широкого класса полупроводников и металлов кинетика процесса активного окисления характеризуется в равновесии линейным законом, то в случае пассивного окисления физическая картина процесса усложняется процессом переноса реагента к реакционной поверхности раздела сквозь растущую пленку. При этом кинетика окисления может быть аппроксимирована следующими законами:
- линейным Х(т) = К1·т; (1)
- параболическим Х2(т) = К2·т; (2)
- кубическим Х3(т) = К3·т; (3)
- логарифмическим Х(т) = К4·lg(В·т+ 1); (5)
- обратно логарифмическим K5/X(т) = А - lg(т) (6)
Существование каждого из этих законов определяется условиями проведения процесса окисления и свойствами исходного материала. Константы К1- К5 зависят от температуры, давления реагента и природы окисляемого материала.
Зависимость экспериментально наблюдаемых кинетических закономерностей от температуры процесса приведена в следующей таблице:
