Властивості та застосування плівок оксиду кремнію - Студопедія
Кисень у кремнії
Кисень відноситься до домішок, швидко дифундують в кремнії. Його гранична розчинність дещо перевищує 10 17 см -3 при температурі, близькій до температури плавлення кремнію та швидко зменшується при зниженні температури. Наприклад, при 900 про (температурі “загонки”) розчинність кисню падає приблизно до 10 15 см -3 . У розчиненому стані кисень електрично не активний.
Зв'язок O2-Si являє собою ковалентний зв'язок.
В оксиді кремнію кисень займає положення містка між двома атомами кремнію, які зберігають приблизно свою тетраедричну координацію по відношенню один до одного. Ці тетраедри відносно легко деформуються, завдяки чому SiO2 при різних температурах стабільними є кілька кристалографічних форм. Фазові переходи між цими формами йдуть досить повільно, так що цілком стійкою є і аморфна модифікація - плавлений кварц, структурі якого і відповідають плівки, що отримуються на кремнії, термічно вирощеного оксиду.
При температурі 500 ... 600 о С кисень хімічно зв'язується з кремнієм, причому спочатку утворюється комплекс, що має донорні властивості. При подальшому підвищенні температури кожен атом кисню як би вбудовується між двома атомами кремнію, утворюється Si-O-Si зв'язок. У такому стані О2 також електрично не активний.
Оксид кремнію належить до найбільш високоякісних діелектриків. Він має діелектричну проникність 3.9, 1.46, 2. 10 7 В/см (у шарах 200 нм). У товстіших шарів зменшується пропрорційно.
Роль, яку виконує плівка SiO2, визначає можливість використання того чи іншого методу її отримання.
Длявикористання в якості міжрівневої ізоляції або захисного шару, що наноситься поверх металізації, можна використовувати хімічне осадження з газової фази. Захисні шари часто наносяться також піролізом ТЕОС.
Шари, які використовуються як маски при локальному легуванні, зазвичай отримують термічним окисленням. Насправді нерідко використовується комбінований режим окислення, коли початковий етап окислення ведеться у атмосфері сухого O2, потім у атмосфері парів води, після чого знову слідує окислення в сухому O2. Тривалість цих трьох процесів вибираються приблизно рівними. Перший етап окислення задає структуру межі розділу Si-SiO2. Під час другого етапу формується основна товща плівки. Третій етап є термообробкою, у процесі якої знижується концентрація розчиненої у плівці води, товщина плівки при цьому збільшується незначно. Така методика дозволяє порівняно швидко отримувати шари SiO2, що наближаються за властивостями до одержуваних в атмосфері сухого O2. Для отримання маскуючих шарів використовують методи хімічного осадження з газової фази.
Найбільш високоякісні шари SiO2 для структур МДП отримують тільки термічним окисленням в атмосфері сухого O2. Для МДП структур на основі інших напівпровідникових сполук використовують методи хімічного осадження із газової фази або анодування.
| Параметр | Значення параметра |
| Щільність, г/см 3 | 2.2 |
| Показник заломлення | 1.46 |
| Діелектрична постійна | 3.82 |
| Ширина забороненої зони, еВ | 8.9 |
| Питомий опір постійному струму при T = 25 ºС, Ом*см | 10 14 -10 16 |
| Швидкість травлення у буферному розчині HF, нм/хв. | |
| Лінія ІЧ поглинання, мкм | 9.3 |
| Коефіцієнт теплового розширення, С -1 | 5*10 -7 |
| Механічні напруги в оксиді, дин/см 2 | 3*10 9 |
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: