Besonderheiten des thermischen Oxidationsvorgang

///Besonderheiten des thermischen Oxidationsvorgang
  • Besonderheiten des thermischen Oxidationsvorgang

    Bei oben beschriebenen Verfahren der thermischen Oxidation muss stets das Silizium des Substrates mit Sauerstoff aus dem umgebenden Gas in Wechselwirkung treten, woran es durch die wachsende Oxidschicht zunehmend gehindert wird. Die Dynamik des Prozesses wird also letztendlich nicht mehr durch die Reaktionsgeschwindigkeit der Oxidation bestimmt, sondern durch die beschränkte Diffusion des Sauerstoffs durch die wachsende Oxidschicht. Die Wachstumsgeschwindigkeit sinkt also im Verlauf des Prozesses, was die Erzeugung dicker Schichten erschwert.

    Die Wachstumsgeschwindigkeit der Schichten bei den thermischen Oxidationverfahren hängt von der Kristallorientierung sowie der Dotierung des Wafersubstrates ab. Auf (111)-Oberflächen erfolgt das Wachstum schneller als bei (100)-orientierten Wafern, außerdem steigt die Wachstumsgeschwindigkeit mit der Konzentration an Dotierstoffen des Wafers.

    Da das aufgetragene Oxidmaterial in amorphem Zustand vorliegt, wird das regelmäßige Kristallgitter des Substrats nicht fortgesetzt. Einige Gitteratome werden daher durch keine Bindungspartner elektrostatisch neutralisiert. An der Grenzfläche zur Oxidschicht entsteht daher eine Oberflächenladung, die die Funktion der Bauteile (insbesondere von Feldeffekttransistoren) möglicherweise negativ beeinflusst. Verringert werden diese unerwünschten Ladungen bei höheren Reaktionstemperaturen und auch bei Verwendung der nassen Oxidationstechnik.