Окисление кремния

Задача: Рассчитать положение нижней и верхней границы слоя окисла по отношению исходной границы окисляемого кремния. (Плотность окисла и кремния принять равным 2, 27 и 2, 33 гр/см³ соответственно)

Соединение кремния с кислородом приводит к увеличению объема, занимаемого твердым каркасом пленки, т. е. уменьшению ее пористости. Из отношения между грамм-атомным весом Si (28 г) и его плотностью (2. 33 г/см3) следует, что объем, занимаемый 1 грамм- атомом Si, составляет

v_Si = 28/2. 33 = 12. 02 см3, а одной грамм-молекулой двуокиси кремния, с учетом грамм-молекулярного веса 60 г и плотности 2. 20 г/см3,

v_SiO2 = 60/2. 27 = 26. 4 см3, т. е. окисление каждого атома Si приводит к увеличению объема связанной с ним твердой фазы в 2. 2 раза

Вычислим какую долю в толщине термического окисла составляет слой израсходованного кремния

Чтобы найти количество молей, нужно проанализировать уравнение реакции:

Из уравнения видно, что на 1 моль Si приходится 1 моль

Молярные объемы равны:

;

Образец кремния окисляется в сухом кислороде при Т=1200º Св течении 1 часа.

Воспользуемся третьей формой записи Дила-Гроува:

Подставим табличные данные

Подставим все известные значения и найдем толщину окисла:

Узнаем сколько кремния ушло на получение толщины этого окисла:

Рост окисной плёнки толщиной происходит за счёт слоя кремния толщиной 0. 44 . Толщина израсходуемого кремния:

Из статьи

Е. В. Астрова ¶, В. Б. Воронков, А. Д. Ременюк, В. А. Толмачев∗, В. Б. Шуман

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия ∗ Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова 199034 Санкт-Петербург, Россия (Получена 13 апреля 1999 г. Принята к печати 15 апреля 1999 г. )