135728 (722566), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ïëåíîê ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ èëè ïëåíîê ðàçëè÷íûõ èçîëèðóþùèõ ìàòåðèàëîâ.
Íà ðèñ. 1 â ðàçðåçå ïîêàçàíà óñòàíîâêà ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ìåòîäîì õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè. Íà íàãðåòîì ïüåäåñòàëå (ïîäñòàâêå) ãîðèçîíòàëüíî ðàñïîëàãàþòñÿ ïëàñòèíû. Ñâåðõó ïîñòóïàåò ãàç, â àòìîñôåðå êîòîðîãî ïðîòåêàþò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè. Ôîðìèðîâàíèå ïëåíêè ïðîèñõîäèò ïðè èñïîëüçîâàíèè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé íà ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîñòè òîëùèíû ïëåíêè, ãàç ðàâíîìåðíî ïîäâîäèòñÿ ê ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí.
Òåìïåðàòóðà ïî âñåé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí äîëæíà ïîääåðæèâàòüñÿ îäèíàêîâîé. Ïîýòîìó óñòàíîâêè íåîáõîäèìî ñíàáæàòü óñòðîéñòâàìè äëÿ âðàùåíèÿ ïîäñòàâêè, à òàêæå èñïîëüçîâàòü ñèñòåìû ïîäà÷è ãàçà â ñîîòâåòñòâèè ñ âûáðàííîé ôîðìîé ïüåäåñòàëà.
 êà÷åñòâå õèìè÷åñêè àêòèâíîãî ãàçà èñïîëüçóþò ìîíîñèëàí è êèñëîðîä, à â êà÷åñòâå áóôåðíîãî ãàçà - àçîò (îáû÷íî ïüåäåñòàë è ïëàñòèíû ñîïðèêàñàþòñÿ è ðàçîãðåâàþòñÿ). Âíóòðè ïüåäåñòàëà èìååòñÿ ïîëîñòü, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ðàññåÿíèÿ òåïëà âî âíåøíåå ïðîñòðàíñòâî è îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîñòè òåìïåðàòóðû íà ïüåäåñòàëå, ÷òî ïðèâîäèò ê óëó÷øåíèþ ðàâíîìåðíîñòè ïî òîëùèíå ïëåíêè. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ïëàñòèíû íå ïëîòíî ïðèëåãàþò ê ïüåäåñòàëó, òåìïåðàòóðà èõ ïîâåðõíîñòè íåîäèíàêîâà è âîñïðîèçâîäèìîñòü ðåçóëüòàòîâ óõóäøàåòñÿ. Êðîìå òîãî, ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà ïëàñòèí èõ ÷èñëî â ñîñòàâå îäíîé ïàðòèè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò îðãàíèçàöèè èõ ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà è ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì äàííîãî ìåòîäà.
Ìåòîä ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè îáëàäàåò è ðÿäîì äîñòîèíñòâ, ê ÷èñëó êîòîðûõ îòíîñèòñÿ áîëüøàÿ, ÷åì äëÿ äðóãèõ ìåòîäîâ, ñêîðîñòü ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê, îòðàáîòêà êîíñòðóêòèâíîé ÷àñòè óñòàíîâêè. Äàííûé ìåòîä ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ. Óñòàíîâêè ñðàâíèòåëüíî êîìïàêòíû è îòëè÷àþòñÿ íèçêîé ñòîèìîñòüþ. Âñå ýòî äàåò îñíîâàíèå íàäåÿòüñÿ, ÷òî îïèñàííûé ìåòîä áóäåò ïðèìåíÿòñÿ è â äàëüíåéøåì ïðè âíåñåíèè íåêîòîðûõ óñîâåðøåíñòâîâàíèé.
Êîíñòðóêöèÿ óñòàíîâêè ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ìåòîäîì õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû ïðè íèçêîì äàâëåíèè ïîêàçàíà íà ðèñ. 2.  ïîñëåäíåå âðåìÿ ãëàâíàÿ ðîëü îòâîäèòñÿ ìåòîäó ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ïðè íèçêîì äàâëåíèè. Ïå÷ü, â êîòîðîé ïðîòåêàþò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, àíàëîãè÷íà äèôôóçèîííîé ïå÷è. Ïëàñòèíû â ïå÷è ðàñïîëàãàþòñÿ âåðòèêàëüíî, ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè â ãîðèçîíòàëüíîì íàïðàâëåíèè ìîæåò áûòü âûáðàíî ðàâíûì íåñêîëüêèì ìèëëèìåòðàì. Ðåçóëüòàòû íå çàâèñÿò îò äèàìåòðà ïëàñòèí.
 îäíîé îáðàáàòûâàåìîé ïàðòèè ìîæåò áûòü 200 ïëàñòèí. Äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ïðè íèçêîì äàâëåíèè (îáû÷íî 65,5 - 13,3 Ïà) äëÿ ìîëåêóë õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ â 1000 - 1500 ðàç áîëüøå, ÷åì ïðè íîðìàëüíîì (105 Ïà). Âñëåäñòâèå âûñîêîé ñêîðîñòè äèôôóçèè õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ ðàñïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè ãàçîâ â ïå÷è ðàâíîìåðíî. Êðîìå òîãî, ïðè òàêîì ñïîñîáå ðàçîãðåâà ïëàñòèí, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 2, òåìïåðàòóðà íà ïîâåðõíîñòè êàæäîé ïëàñòèíû è ìåæäó ïëàñòèíàìè ðàñïðåäåëÿåòñÿ ðàâíîìåðíî, à âîñïðîèçâîäèìîñòü ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè âåñüìà âûñîêàÿ.
Ñî÷åòàíèå ýòîãî ôàêòîðà ñ ðàâíîìåðíîñòüþ ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî è ïðè óâåëè÷åíèè ÷èñëà ïëàñòèí â ïàðòèè ðàâíîìåðíîñòü òîëùèíû ïëåíêè ñóùåñòâåííî ïîâûøàåòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè. Áîëüøîå äîñòîèíñòâî äàííîãî ìåòîäà ñîñòîèò òàêæå â òîì, ÷òî ïðè íàëè÷èè íà ïëàñòèíå ñòóïåíåê, ìîëåêóëû õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ îáòåêàþò ýòè íåðîâíîñòè è ïëåíêà ïîâòîðÿåò ôîðìó ïëàñòèíû.
Ìåòîä õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû ïðè íèçêîì äàâëåíèè øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëåíîê ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ è íèòðèäîâ êðåìíèÿ. Ïðè ïîïûòêàõ èñïîëüçîâàíèÿ ýòîãî ìåòîäà äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ äðóãèõ ïëåíîê âîçíèêàåò ðÿä ïðîáëåì. Òàê, â ñëó÷àå ôîðìèðîâàíèÿ çàùèòíûõ ïëåíîê ôîñôîðñèëèêàòíîãî ñòåêëà (ïðèìåíÿþùèõñÿ äëÿ çàùèòû ïîâåðõíîñòè ÈÑ) ïðèõîäèòñÿ ñ÷èòàòüñÿ ñ çàâèñèìîñòüþ äèàìåòðà ïëàñòèí îò äèàìåòðà êàìåðû, â êîòîðîé ïðîèçâîäèòñÿ îáðàáîòêà. Ïðåäïðèíèìàëèñü ïîïûòêè îïòèìèçàöèè ýòîé çàâèñèìîñòè ñ öåëüþ äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øåé ðàâíîìåðíîñòè òîëùèíû ïëåíîê, íî ïîêà íå óäàëîñü ïîëó÷èòü
óäîâëåòâîðèòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ïðèìåíåíèé. Íàïðèìåð, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëåíîê, ñîäåðæàùèõ ôîñôîð è ìûøüÿê, â êàìåðó íàðÿäó ñ ìîíîñèëàíîì íåîáõîäèìî ââîäèòü â ìàëûõ êîëè÷åñòâàõ òàêèå ãàçû, êàê ôîñôèí è àðñèí, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ ñêîðîñòè ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê è óõóäøåíèþ ðàâíîìåðíîñòè ïëåíêè ïî òîëùèíå.
Êîãäà ê ðàâíîìåðíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ ïðåäúÿâëÿþòñÿ æåñòêèå òðåáîâàíèÿ, â êîíñòðóêöèè óñòàíîâêè, èçîáðàæåííîé íà ðèñ. 2, íåîáõîäèìî ñóùåñòâåííî óëó÷øèòü ãåîìåòðèþ êàìåðû, ñèñòåìû ðàñïîëîæåíèÿ ïëàñòèí, à òàêæå óñîâåðøåíñòâîâàòü ñèñòåìó ïîäà÷è ãàçà. Ïîñêîëüêó â ëþáîì èç âàðèàíòîâ ìåòîäà îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïèðîëèç õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ãàçîâ, ôîðìèðîâàíèå ïëåíêè äîëæíî ïðîâîäèòñÿ ïðè äîâîëüíî âûñîêîé òåìïåðàòóðå ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäîì òåðìè÷åñêîãî íàïûëåíèÿ.  ÷àñòíîñòè , ïðè ôîðìèðîâàíèè ïëåíîê ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ ïëàñòèíà äîëæíà áûòü ðàçîãðåòà äî 600 - 650 Ñ, à ïëåíîê íèòðèäà êðåìíèÿ äî 750 - 800 Ñ. Òàêèì îáðàçîì, åñëè íàãðåâ ïëàñòèí äî óêàçàííûõ òåìïåðàòóð ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íåæåëàòåëåí, òî âîçíèêàþò îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè. Òàê, ìåòîäû îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíêè Si3N4, îáëàäàþùåé ïðàêòè÷åñêè èäåàëüíûìè ñâîéñòâàìè äëÿ çàùèòû íòåãðàëüíûõ ñõåì, ïîñêîëüêó íå îáåñïå÷èâàþò ñòàáèëüíîñòü è õîðîøóþ âîñïðîèçâîäèìîñòü ïàðàìåòðîâ.
Îñîáåííîñòè ïîëó÷åíèÿ òîíêèõ ïëåíîê
Ïîä ïðîöåññîì îêèñëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ ïîíèìàþò ïðîöåññ èõ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îêèñëÿþùèìè àãåíòàìè: êèñëîðîäîì, âîäîé, îçîíîì è ò.ä.
Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñêîðîñòü ïðîöåññà îêèñëåíèÿ ïî ìåðå ðîñòà êîíöåíòðàöèè îêèñëèòåëÿ óìåíüøàåòñÿ. Ýòî ÿâëåíèå ÷àñòî íàçûâàþò ïàññèâíîñòüþ è ñâÿçûâàþò ñ îáðàçîâàíèåì òîíêîé ïëåíêè îêèñëà, ïðåïÿòñòâóþùåé ïåðåíîñó îêèñëèòåëÿ èëè îêèñëÿåìîãî âåùåñòâà ê ðåàêöèîííîé ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà.  1958 ã. Âàãíåð ââåë ïîíÿòèå îá àêòèâíîì è ïàññèâíîì îêèñëåíèè, èìåÿ â âèäó â ïåðâîì ñëó÷àå ïðîöåññû, íå ñâÿçàííûå ñ îáðàçîâàíèåì îêñèäíûõ ïëåíîê íà ïîâåðõíîñòè èñõîäíîãî ìàòåðèàëà. Ïàññèâíîå îêèñëåíèå îòñóòñòâóåò, êîãäà âûäåëÿþùèåñÿ ïðîäóêòû ðåàêöèè óäàëÿþòñÿ ñî ñêîðîñòÿìè, áîëüøèìè ñêîðîñòè èõ îáðàçîâàíèÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîöåññû àêòèâíîãî è ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà ñîâðåìåííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ïðè ïðîâåäåíèè îïåðàöèé õèìè÷åñêîãî èëè ãàçîâîãî òðàâëåíèÿ, ýïèòàêñèè, òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ è äèôôóçèè. Ïðè ýòîì îñíîâíîå âíèìàíèå òåõíîëîãîâ è ðàçðàáîò÷èêîâ ñîñðåäîòî÷åíî íà ïðîöåññàõ ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ïåðâîñòåïåííîé ðîëüþ ïëåíîê òåðìè÷åñêè âûðàùåííîé äâóîêèñè êðåìíèÿ â ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàêîíû ðîñòà îêñèäíûõ ïëåíîê Åñëè êèíåòèêà ïðîöåññà àêòèâíîãî îêèñëåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ â ðàâíîâåñèè ëèíåéíûì çàêîíîì, òî â ñëó÷àå ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà ïðîöåññà óñëîæíÿåòñÿ ïðîöåññîì ïåðåíîñà ðåàãåíòà ê ðåàêöèîííîé ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ñêâîçü ðàñòóùóþ ïëåíêó. Ïðè ýòîì êèíåòèêà
îêèñëåíèÿ ìîæåò áûòü àïïðîêñèìèðîâàíà ñëåäóþùèìè çàêîíàìè:
ëèíåéíûì Õ(ò)=Ê1*ò; (1)
ïàðàáîëè÷åñêèì Õ2(ò)=Ê2*ò; (2)
êóáè÷åñêèì Õ3(ò)=Ê3*ò; (3)
ëîãàðèôìè÷åñêèì Õ(ò)=Ê4*lg(Â*ò+1); (5)
îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêèì K5/X(ò)=À-lg(ò) (6)
Ñóùåñòâîâàíèå êàæäîãî èç ýòèõ çàêîíîâ îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà îêèñëåíèÿ è ñâîéñòâàìè èñõîäíîãî ìàòåðèàëà. Êîíñòàíòû Ê1-Ê5 çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ ðåàãåíòà è ïðèðîäû îêèñëÿåìîãî ìàòåðèàëà.
×àñòî ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìàÿ êèíåòè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ïîä÷èíÿåòñÿ äâóì èëè íåñêîëüêèì ïðèâåäåííûì âûøå çàêîíàì. Òàê, íàïðèìåð, ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì òåðìè÷åñêîì îêèñëåíèè êðåìíèÿ â êèñëîðîäå êèíåòèêà ïðîöåññà íà íà÷àëüíîì ýòàïå ñëåäóåò ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè, êîòîðàÿ çàòåì ïëàâíî ïåðåõîäèò â ïàðàáîëè÷åñêóþ.
Ïðè èçó÷åíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî êèíåòèêå ïðîöåññà òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû (ñì. òàáëèöó 1), ìîæíî îòìåòèòü ñëåäóþùåå:
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, à çíà÷èò, ïðè ìàëûõ ðåçóëüòèðóþùèõ òîëùèíàõ îêèñíûõ ïëåíîê ïðåîáëàäàþùåé ÿâëÿåòñÿ ëîãàðèôìè÷åñêàÿ èëè îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü;
ïðè ïðîìåæóòî÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ê íèì äîáàâëÿåòñÿ êóáè÷åñêàÿ èëè ïàðàáîëè÷åñêàÿ çàêîíîìåðíîñòè;
ïðè âûñîêèõ - êèíåòèêà ïðîöåññà â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñëåäóåò ïàðàáîëè÷åñêîìó ëèíåéíîìó èëè ñìåøàííûì ëèíåéíî-ïàðàáîëè÷åñêîìó èëè ïàðàëèíåéíîìó çàêîíàì.
Çàâèñèìîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ êèíåòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé îò òåìïåðàòóðû ïðîöåññà.
Òàáëèöà 1.
Âïåðâûå ëîãàðèôìè÷åñêàÿ èëè ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü êèíåòèêè ïðîöåññà îêèñëåíèÿ áûëà ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åíà Òàììàíîì, èññëåäîâàâøèì îêèñëåíèå ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ íà âîçäóõå ïðè ñðàâíèòåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Òàê êàê ìåòîäèêà Òàììàíà áûëà ïðèçíàíà íåâåðíîé, ýòîé çàâèñèìîñòè íå óäåëÿëè ïî÷òè íèêàêîãî âíèìàíèÿ, ïîêà Âåðíîí, Àêåðîéä è Ñòðàóä íå ïîäòâåðäèëè åå ïðèãîäíîñòü ê ïðîöåññó îêèñëåíèÿ öèíêà ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 350 Ñ.  äàëüíåéøåì ëîãàðèôìè÷åñêèé çàêîí áûë ïðèìåíåí äëÿ öåëîãî ðÿäà ìåòàëëîâ, âêëþ÷àÿ ìàãíèé, öåðèé, æåëåçî, íèêåëü, öèðêîíèé, òàíòàë è òèòàí.
Ãîðàçäî ðåæå íàáëþäàëàñü ýêñïåðèìåíòàëüíî îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü. Ãàðò, íàïðèìåð, ñ åå ïîìîùüþ îïèñàë êèíåòèêó îêèñëåíèÿ àëþìèíèÿ â êèñëîðîäå ïðè 200 Ñ, à Ðîáåðòñ - êèíåòèêó îêèñëåíèÿ æåëåçà ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 0 äî 1200 Ñ. Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ïðè ìàëûõ òîëùèíàõ, à îíè â ðàññìàòðèâàåìûõ ñëó÷àÿõ íå ïðåâûøàëè ñîòåí àíãñòðåì, ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå îáÿçàòåëüíî îòëè÷àþòñÿ ðàçáðîñîì, òàê ÷òî òðóäíî îïðåäåëèòü, óêëàäûâàþòñÿ îíè ëó÷øå íà êðèâóþ ëîãàðèôìè÷åñêîé èëè êðèâóþ îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêîé çàâèñèìîñòè.
Îçíàêîìëåíèå ñ ìåòàëëàìè, ïðîÿâëÿþùèìè ñèëüíóþ òåíäåíöèþ ê ëèíåéíîìó îêèñëåíèþ, ïîêàçûâàåò, ÷òî òàêèå ìåòàëëû îáû÷íî îáðàçóþò îêèñëû, óäåëüíûé îáúåì êîòîðûõ ïî îòíîøåíèþ ê óäåëüíîìó îáüåìó ìåòàëëà ëèáî ìåíüøå åäèíèöû, êàê ó êàëèÿ (0.45), áàðèÿ (0,67) è ìàãíèÿ (0.81), ëèáî â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàåò åäèíèöó, êàê ó óðàíà (2.27), íèîáèÿ (2.68), òàíòàëà (2.50), ìîëèáäåíà (3.30) è âîëüôðàìà (3.35).  îòíîøåíèè ïåðâîé ãðóïïû ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî îêèñåë íå ñïîñîáåí îáðàçîâûâàòü êîãåðåíòíóþ ïëåíêó, áëàãîäàðÿ ÷åìó ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ïðîõîäèò ïðè íåïðåðûâíîì îáíàæåíèè ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà.  òî æå âðåìÿ ó ìåòàëëîâ ñ áîëüøîé âåëè÷èíîé îîòíîøåíèÿ óäåëüíûõ îáúåìîâ ëèíåéíîå èëè ïàðàëèíåéíîå îêèñëåíèå ìîæåò ñîïðîâîæäàòüñÿ îáðàçîâàíèåì ðàñòðåñêèâàþùåéñÿ èëè ïîðèñòîé ïëåíêè, âîçìîæíî, ïîñëå íà÷àëüíîé ñòàäèè îêèñëåíèÿ, íà ïðîòÿæåíèè êîòîðîé ïëåíêà îñòàåòñÿ êîãåðåíòíîé. Òàêèì îáðàçîì, õîòÿ íà ïóòè îáîáùåíèÿ ëþáîãî ïðàâèëà åñòü ñâîè îãðàíè÷åíèÿ, âñå æå âåëè÷èíà îáúåìíîãî ñîîòíîøåíèÿ îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèê ñëóæèò îïðåäåëåííûì êðèòåðèåì çàùèòíîé ñïîñîáíîñòè îêèñëà.
Ïàðàáîëè÷åñêèé çàêîí îêèñëåíèÿ áûë îòêðûò Òàììàíîì è íå çàâèñèîìî îò íåãî Ïèëëèíãîì è Áåäóîðòîì. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îí íàáëþäàåòñÿ â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì îêèñëåíèè ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ è ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì îáúìíîé äèôôóçèè ðåàãåíòîâ ñêâîçü ðàñòóùóþ îêèñíóþ ïëåíêó. Èíîãäà âûÿñíÿåòñÿ, ÷òî ðåçóëüòàòû îïûòîâ ïî èññëåäîâàíèþ êèíåòèêè îêèñëåíèÿ ìåòàëëîâ ïðè ïðîìåæóòî÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ìîæíî ñ óñïåõîì àïïðîêñèìèðîâàòü êóáè÷åñêèì óðàâíåíèåì. Òàê îáñòîèò äåëî ñ íèêåëåì ïðè 400 Ñ, òèòàíîì ïðè 350-600 Ñ è öèðêîíèåì ïðè 350-950 Ñ. Ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî äàííàÿ àïïðîêñèìàöèÿ ñîîòâåòñòâóåò ëèøü îïðåäåëåííîìó èíòåðâàëó òåìïåðàòóð è ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîäíîé ôîðìîé ìåæäó ëîãàðèôìè÷åñêîé è ïàðàáîëè÷åñêîé çàêîíîìåðíîñòÿìè.
Òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ çàâèñèìîñòåé.
Äëÿ òåîðåòè÷åñêîãî îáîñíîâàíèÿ áûëî ðàçðàáîòàíî ìíîæåñòâî òåîðèé, îñíîâàííûõ íà îáúåìíîé äèôôóçèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö èëè íåéòðàëüíûõ ïàð, à òàêæå ýôôåêòàõ òóííåëèðîâàíèÿ ýëåêòðîíîâ, íóêëåàöèè, êèíåòèêå àäñîðáöèè, îáðàçîâàíèÿ ðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà, èçìåíåíèè ãðàíè÷íûõ êîíöåíòðàöèé äèôôóíäèðóþùèõ ÷àñòèö â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ïëåíêè è ìíîãèõ äðóãèõ.
Ê ñîæàëåíèþ, íè îäèí èç óêàçàííûõ ìåõàíèçìîâ íå ñïîñîáåí ïîëíîñòüþ îáúÿñíèòü îáøèðíûé êëàññ èìåþùèõñÿ ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíûì âîïðîñîì, âîçíèêàþùèì ïðè ðàññìîòðåíèè ïðîáëåìû òåîðåòè÷åñêîãî îáîñíîâàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ êèíåòè÷åñêèõ ìîäåëåé ïðîöåññà ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ âîïðîñ î òîì, äåéñòâèòåëüíî ëè êèíåòèêà ðîñòà îêèñëà îïðåäåëÿåòñÿ ñîâîêóïíîñòüþ öåëîãî ðÿäà ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ ïðèìåíèì ëèøü ïðè âïîëíå îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ, ëèáî ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ìîæåò áûòü îòíåñåíî ê îãðàíè÷åííîìó ÷èñëó ïðåäåëüíûõ ñëó÷àåâ îäíîãî è òîãî æå ïðîöåññà èëè ÿâëåíèÿ.
Íå óãëóáëÿÿñü â ðàññìîòðåíèå ñàìèõ ìîäåëåé, óêàæåì ëèøü, ÷òî áîëüøèíñòâî èç ýòèõ äàííûõ âîçìîæíî îïèñàòü â ðàìêàõ åäèíîé ìîäåëè, îãðàíè÷åííîå ÷èñëî ïðåäåëüíûõ ñëó÷àåâ êîòîðîé îáúÿñíÿëî áû ïîÿâëåíèå âñåõ îòìå÷åííûõ âûøå êèíåòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé. Îäíîé èç òàêèõ ìîäåëåé ìîæíî ñ÷èòàòü ìîäåëü Ôðîìõîëäà, îñíîâàííóþ íà ðàññìîòðåíèè ïðîöåññîâ îäíîâðåìåííîé ìàêðîñêîïè÷åñêîé äèôôóçèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö (èîíîâ è ýëåêòðîíîâ) ñêâîçü ãîìîãåííóþ îêèñíóþ ïëåíêó â ïðèñóòñòâèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ñîçäàííîãî ýòèìè ÷àñòèöàìè (Fromhold A.T.-"J. Phys. Chem. Solids", 1963, v.24, p. 1081-1089).
Çàâèñèìîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ êèíåòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé îò òåìïåðàòóðû ïðîöåññà ïðèâåäåíà â òàáëèöå 1.
2. Полупроводниковые резисторы
Полупроводниковые резисторы – это резисторы, изготовленные на основе полупроводникового материала методами полупроводниковой технологии. Различают объемные и диффузионные полупроводниковые резисторы.
Объемные резисторы получают путем создания омических (невыпрямляющих) контактов металла с полупроводником. При идеальных контактах удельное сопротивление такого резистора определяется объемными свойствами полупроводника.
Поскольку на практике используют легированные полупроводники, их удельное сопротивление в случае полной ионизации примеси:
=[qNд+]-1 ïðè Nд >> Na
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
