Плазмохимическое окисление кремния

Процессы плазменного окисления металлов и полупроводников заключается в формировании на их поверхности оксидных слоев при помещении в кислородную плазму образцов. Образцы могут быть изолированными (плазменное оксидирование) или находиться под положительным относительно плазмы потенциалом (плазменное анодирование).

На рисунке изображена  принципиальная схема установки для осуществления процесса плазменного анодирования. Кислородная плазма возбуждается в объеме 1 генератора плазмы.

Существует несколько видов плазмы, отличающиеся способом возбуждения.

Тлеющий разряд на постоянном токе.

При этом в объеме 1 создается пониженное давление кислорода (обычно 0.1--1 Торр) и между электродами 2 и 3 прикладывается постоянное напряжение разряда Ud величиной внесколько сотен вольт.

Дуговой разряд низкого давления.

Катод 3 нагревается за счет пропускания через него тока накаливания. Вследствие чеготермоэмиссии электронов с поверхности катода облегчается ионизация газоразрядного промежутка, что приводит к снижению напряжения Ud до величины менее 100 В

ВЧ разряд (радиочастотный разряд).

Плазма возбуждается за счет поглощения ВЧ мощности генератора, связанного с объемом 1 либо индуктивно, либо емкостным способом ( ВЧ напряжение подается на пластины 2 и 3 ).

ÑÂ× ðàçðÿä (ìèêðîâîëíîâûé ðàçðÿä).

Ïëàçìà âîçáóæäàåòñÿ ïðè ïîãëîùåíèè ÑÂ× ìîùíîñòè ãåíåðàòîðà, ñîãëàñîâàííîãî ñ îáúåìîì 1 ñ ïîìîùüþ âîëíîâîäà.

Àíîäèðóåìûé îáðàçåö 4 íàõîäèòñÿ ïîä ïîëîæèòåëüíûì îòíîñèòåëüíî ïëàçìû ïîòåíöèàëîì fà (ïîòåíöèàëîì ôîðìîâêè), êîòîðûé ïîäàåòñÿ íà îáðàçåö ÷åðåç ñïåöèàëüíûé êîíòàêò. Ïðè ýòîì âåëè÷èíà fà ìîæåò áûòü îòðèöàòåëüíîé îòíîñèòåëüíî çåìëè, ïîñêîëüêó ðàâíîâåñíûé ïîòåíöèàë ïëàçìû îòðèöàòåëåí. Âíåøíÿÿ ïîâåðõíîñòü îêñèäà â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïëàçìîé ïðèîáðåòàåò "ñòåíî÷íûé" ïîòåíöèàë fb,

êàê ïðàâèëî, îòðèöàòåëüíûé îòíîñèòåëüíî ïîòåíöèàëà íåâîçìóùåííîé ïëàçìû fï. Åñëè îáðàçåö èçîëèðîâàí îò âíåøíåé ýëåêòðè÷åñêîé öåïè (ïëàçìåííîå îêñèäèðîâàíèå), òî åãî ïîâåðõíîñòü ïðèîáðåòàåò "ïëàâàþùèé" ïîòåíöèàë ff. Íàëè÷èå àíîäíîãî ïîòåíöèàëà fà íà îáðàçöå âûçûâàåò ïðîòåêàíèå ÷åðåç íåãî àíîäíîãî òîêà Ia (èëè òîêà ôîðìîâêè), êîòîðûé ñîñòîèò èç èîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ii, âûçûâàþùåé ðîñò îêñèäà, è ýëåêòðîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ie. ×åì áîëüøå äîëÿ èîííîãî òîêà, òåì ýôôåêòèâíåå ïðîòåêàåò ðîñò ïëàçìåííûõ îêñèäîâ.

Ñâîéñòâà ïëàçìåííûõ îêèñëîâ êðåìíèÿ.

Êðåìíèé ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå õîðîøî èññëåäîâàííûì ìàòåðèàëîì ýëåêòðîííîé òåõíèêè. Îñíîâíûì ïðîöåññîì ïàññèâàöèè ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâûõ ïëàñòèí ñëóæèò òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå. Îäíàêî ïî ìåðå ïåðåõîäà ê èçãîòîâëåíèþ ñâåðõáîëüøèõ è ñâåðõáûñòðîäåéñòâóþùèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÑÑÁÈÑ ) âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû îêèñëèòåëüíûõ îáðàáîòîê ñ 1400 äî 900...1100 Ê, ïðè êîòîðûõ îòñóòñòâóåò íåêîíòðîëèðóåìàÿ òåðìîäèôôóçèÿ ïðèìåñåé è äðóãèå ïîáî÷íûå ýôôåêòû, ñòèìóëèðóåìûå âûñîêîé òåìïåðàòóðîé.  ñâÿçè ñ ýòèì âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé íà÷èíàþò ïðèâëåêàòü ïðîöåññû ïëàçìåííîãî àíîäèðîâàíèÿ è îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ.  ðàáîòàõ ÿïîíñêèõ, àìåðèêàíñêèõ, ôðàíöóçñêèõ è äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé ïîëó÷åíû ïëåíêè ïëàçìåííîãî äèîêñèäà êðåìíèÿ, ïî ñâîèì ïàðàìåòðàì íå óñòóïàþùèå ëó÷øèì òåðìè÷åñêèì îáðàçöàì, à ïî ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè è ïðåâîñõîäÿùèå èõ.

Ïëàçìåííûå îêñèäû êðåìíèÿ íåçàâèñèìî îò ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñòåõèîìåòðè÷åñêèé äèîêñèä êðåìíèÿ SiO2. Èõ ñòðóêòóðà ÿâëÿåòñÿ àìîðôíîé, à ñâîéñòâà ïðèáëèæàþòñÿ ê ïàðàìåòðàì ïëåíîê SiO2, ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ. Ïëàçìåííûå îêñèäû, áóäó÷è ñôîðìèðîâàííûìè ïðè ñóùåñòâåííî áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, íå îáëàäàþò äåôåêòàìè óïàêîâêè, íå ñîçäàþò ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà îêñèä - ïîäëîæêà è â ðÿäå ñëó÷àåâ èìåþò áîëåå ñîâåðøåííóþ ñòðóêòóðó ãðàíèöû. Òåðìè÷åñêèå ïëåíêè SiO2, ñôîðìèðîâàííûå ïðè áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ îêèñëåíèÿ, ñîäåðæàò êëàñòåðû êðåìíèÿ ðàçìåðîì 2...3 íì.  òî æå âðåìÿ ïëàçìåííûå îêñèäû, ñôîðìèðîâàííûå äàæå ïðè áîëåå âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ, íå èìåþò ïîäîáííûõ äåôåêòîâ íà ãðàíèöå ðàçäåëà Si - SiO2, â íèõ íå íàáëþäàåòñÿ òàêæå ýôôåêò ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ïðèìåñè ïðè îêèñëåíèè.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8